扁材多孔管內(nèi)單相流動換熱的理論分析和實驗研究.pdf

1、微小通道換熱器已廣泛應(yīng)用于電子元件的散熱、汽車空調(diào)、航空航天等領(lǐng)域。因此對微小通道的流動換熱特性的研究對微小通道換熱器的優(yōu)化設(shè)計具有重要意義。然而到目前為止公開發(fā)表的文章表明微小通道的流動換熱實驗結(jié)果與常規(guī)通道的經(jīng)典理論存在偏差，對于微小通道的壓降特性以及流動換熱特性的研究還沒有一致的結(jié)論。因此，對微小通道中的單相流動換熱特性進行進一步的研究和探討。
　　對微小通道中的尺度效應(yīng)以及常規(guī)通道和微小通道的流動換熱理論進行了歸納和總結(jié)，

2、為實驗現(xiàn)象的分析和比較奠定了理論基礎(chǔ)。搭建了扁材多孔管內(nèi)單相流動換熱的實驗臺，對儀器設(shè)備的測試精度進行了不確定度分析，確保了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠度。對水、乙醇及丙酮在水力直徑分別為0.72mm（方孔）和0.86mm（圓孔）扁材多孔管中的流動和換熱特性進行了實驗測試。通過改變工質(zhì)的流量、入口溫度及加熱熱流密度測試不同工況下的流動及換熱特性。
　　對測試結(jié)果進行分析和比較發(fā)現(xiàn)，在Re數(shù)較低時，扁材多孔管的壓降特性與常規(guī)通道的理論基本

3、一致，但壁面粗糙度的影響明顯，當(dāng)Re數(shù)較大時，摩擦阻力因子稍高于常規(guī)通道的理論的預(yù)測值。加熱條件的摩擦因子比等溫絕熱條件下的低，過渡臨界點推遲。摩擦阻力因子隨工質(zhì)入口溫度和加熱熱流密度的增加而降低，通過物性對摩擦阻力因子進行了修正。
　　扁材多孔管的對流換熱特性受入口段效應(yīng)、軸向?qū)峁曹梻鳠嵝?yīng)以及物性變化等尺度效應(yīng)的影響顯著，導(dǎo)致實驗值與常規(guī)通道及微小通道的理論存在偏差。在Re數(shù)較低時，軸向?qū)嵝?yīng)明顯，隨著Re數(shù)的增加，入口段

4、效應(yīng)占主導(dǎo)。隨著入口溫度以及加熱熱流密度的增加，Nu數(shù)逐漸減小，這是受物性變化的影響。根據(jù)這三種其主要作用的尺度效應(yīng)，對Nu數(shù)進行了修正，具有較高的預(yù)測精度。
　　對流動壓降及對流換熱的過渡區(qū)進行了比較和分析，發(fā)現(xiàn)流動及換熱的下臨界雷諾數(shù)均在2000附近，但流動特性的上臨界雷諾數(shù)比換熱特性的高。流動壓降與對流換熱熱阻的關(guān)系表明，在熱阻不變的前提下，壓降隨入口溫度及熱流密度的增加而降低，是受粘度變化的影響；過渡區(qū)的擾動影響明顯，導(dǎo)致