沸騰兩相流微尺度強(qiáng)化傳熱機(jī)理研究與預(yù)測(cè)模型.pdf

1、針對(duì)目前以及未來(lái)能源可持續(xù)利用和環(huán)境保護(hù)，強(qiáng)化傳熱是一個(gè)非常重要且經(jīng)久不衰的主題。本文的研究對(duì)象為可以用于強(qiáng)化傳熱的微小通道和外徑較小(≤5mm)的微翅片管。兩者流動(dòng)沸騰的主要相似點(diǎn)為表面張力都不能忽略且開(kāi)始起主導(dǎo)作用。
　　考慮到微小通道與常規(guī)通道沸騰兩相流的差異以及重力、表面張力、慣性力和粘性力等的影響，本文提出了區(qū)分常規(guī)通道到微小通道兩相流的臨界準(zhǔn)則:BoRe10.5=200&Bo=4。當(dāng)BoRe10.5≤200&Bo≤4時(shí)

2、，為微小通道，氣泡被限制生長(zhǎng)，常規(guī)通道兩相流機(jī)理不再適用;否則為常規(guī)通道兩相流。將BoRe10.5≤200與Bo≤4相結(jié)合，既能保證在較大液態(tài)雷諾數(shù)時(shí)氣泡被限制生長(zhǎng)，也能保證在液態(tài)雷諾數(shù)較低時(shí)名義氣泡脫離直徑大于水力直徑。
　　文獻(xiàn)中已有大量微小通道流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文通過(guò)對(duì)收集的微小通道沸騰換熱，壓降和臨界熱流量數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，結(jié)合流型和換熱機(jī)理分析，獲得了基于流型的傳熱系數(shù)預(yù)測(cè)模型和通用的壓降和臨界熱流量預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式。這些

3、關(guān)聯(lián)式已被相關(guān)最新文獻(xiàn)引用并認(rèn)為具有較高的預(yù)測(cè)精度。本文所發(fā)展的基于流型的沸騰換熱預(yù)測(cè)模型不僅具有較高的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)精度，而且能較好地預(yù)測(cè)傳熱系數(shù)隨各參數(shù)比如干度，質(zhì)量流量和熱流密度等的變化趨勢(shì)，進(jìn)而有助于理清微小通道內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱機(jī)理。通過(guò)對(duì)壓降和臨界熱流量的數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了本文提出的區(qū)分常規(guī)通道到微小通道兩相流的臨界準(zhǔn)則是可行的。
　　微通道流動(dòng)沸騰中的主要挑戰(zhàn)是沸騰起始點(diǎn)較高、壓降較大和由限制氣泡或拉長(zhǎng)氣泡快速膨脹導(dǎo)致的回

4、流引起的較大壓力/溫度波動(dòng)和流動(dòng)不穩(wěn)定性，因此非常有必要對(duì)微通道沸騰換熱迸一步強(qiáng)化和發(fā)展下一代徽通道。本文對(duì)相關(guān)微通道沸騰換熱強(qiáng)化措施進(jìn)行簡(jiǎn)要分類并在此基礎(chǔ)上提出可將基于流型的強(qiáng)化換熱方法與復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)相結(jié)合發(fā)展超級(jí)冷卻微通道的散熱模式。
　　對(duì)于外徑較小的微翅片管，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)較少。本文首先對(duì)外徑較小的微翅片管進(jìn)行流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)，研究微翅片參數(shù)對(duì)流型、壓降和換熱的影響。然后基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了適用于間歇流和環(huán)形流的換熱系數(shù)半經(jīng)驗(yàn)預(yù)