液氮核態(tài)沸騰可視化實(shí)驗(yàn)研究及換熱模型改進(jìn).pdf

1、液氮等低溫液體的飽和溫度遠(yuǎn)低于室溫，且其汽化潛熱小，由于漏熱等原因易發(fā)生沸騰。與水、甲醇等常規(guī)液體沸騰實(shí)驗(yàn)相比，低溫液體沸騰實(shí)驗(yàn)由于設(shè)有為減少環(huán)境漏熱影響而添加的杜瓦等設(shè)備使得裝置結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，觀測(cè)過程也更加困難。雖然常溫液體沸騰研究成果通常可以擴(kuò)展到低溫液體，但其中涉及一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的適用性還有待驗(yàn)證。核態(tài)沸騰中的高熱流密度區(qū)域，溫差小并伴隨大換熱系數(shù)，換熱效果明顯優(yōu)于其他區(qū)域；而且由于該區(qū)域氣泡大量產(chǎn)生、合并，流場(chǎng)和溫度場(chǎng)極為復(fù)雜，目

2、前研究還存在許多問題。在此背景下，本文對(duì)低溫液體高熱流密度沸騰開展了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)及傳熱模型改進(jìn)的研究。
　　 本文首先對(duì)高熱流密度沸騰時(shí)厚液層的蒸發(fā)過程進(jìn)行分析，研究厚液層蒸發(fā)傳熱模型及其相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)常規(guī)液體的經(jīng)驗(yàn)公式或其中的某些相關(guān)參數(shù)對(duì)液氮的適用性值得進(jìn)行針對(duì)性的驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)液氮及測(cè)量對(duì)象的特點(diǎn)，在綜合分析文獻(xiàn)中的主要實(shí)驗(yàn)測(cè)量手段后，決定采用可視化技術(shù)和控制熱流方法對(duì)沸騰表面進(jìn)行觀測(cè)，設(shè)計(jì)并搭建了實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
　　

3、 通過實(shí)驗(yàn)獲得傳熱模型中的高熱流密度沸騰區(qū)起點(diǎn)、合體氣泡脫離頻率、臨界熱流密度等參數(shù)，討論了沸騰表面材料和表面直徑對(duì)臨界熱流密度及其對(duì)應(yīng)過熱度的影響規(guī)律?；诤褚簩觽鳠崮Ｐ?，結(jié)合本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推算出了厚液層初始厚度和活化核心密度，進(jìn)而分析了表面材料對(duì)活化核心密度的影響方式。將實(shí)驗(yàn)中獲得的各參數(shù)與厚液層傳熱模型的基本方程相結(jié)合，建立起較完整的液氮高熱流密度區(qū)沸騰傳熱模型。采用該模型對(duì)液氮中高熱流密度沸騰過程進(jìn)行模擬分析，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)