微通道內(nèi)流體流動和換熱特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近幾年來，微尺度條件下的傳熱和傳質(zhì)問題受到了世界各地研究者的青睞，并在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但有關(guān)微尺度下的流動和換熱機(jī)理的認(rèn)識仍然極不充分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差很大，甚至相互矛盾。本文就是在這種背景下展開的，以揭示微通道內(nèi)流動和換熱機(jī)理為目的，對矩形和圓形微通道內(nèi)的流動和換熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。 首先，以蒸餾水為工質(zhì)，對水力直徑為107.67μm-265.49μm、長寬比為0.2-0.9、內(nèi)壁面相對粗糙度為2-6％、Re

2、數(shù)范圍在50-1400內(nèi)的10根紫銅單矩形微通道內(nèi)部的流動特性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)著重分析了矩形微通道內(nèi)流動的異常情況及壁面粗糙度對流動的影響，并證明矩形微通道內(nèi)流體的流動特征不僅與水力直徑有關(guān)，且與矩形的長寬比也有著緊密的聯(lián)系。 其次，采用蒸餾水、四氯化碳和氮?dú)庾鳛閷?shí)驗(yàn)工質(zhì)，對內(nèi)徑分別為19.60μm、44.63μm、91.65μm和140.86μm的四種規(guī)格的石英玻璃微管內(nèi)流體的流動特性作了細(xì)致的研究分析。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與常

3、規(guī)尺度下的流動相比，工質(zhì)為液體時，以上規(guī)格的微管內(nèi)都出現(xiàn)了層流向湍流過渡的提前，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)f值在較大Re數(shù)處偏離經(jīng)典理論值。同時發(fā)現(xiàn)除了直徑為19.60μm的微管外，工質(zhì)極性對微管內(nèi)的流動特性不產(chǎn)生影響；當(dāng)工質(zhì)為氣體時，在相同Re數(shù)下，管內(nèi)徑越小，微管內(nèi)的f值越??；考慮實(shí)驗(yàn)誤差的前提下，可近似認(rèn)為三種尺寸較大的管內(nèi)部的f值在小Re數(shù)下與經(jīng)典理論的預(yù)測值相等。 最后，以去離子水為工質(zhì)，對內(nèi)徑分別為44.63μm、91.65μm 、1