微槽道內(nèi)流動沸騰可視化實(shí)驗(yàn)研究與分析.pdf

1、近年來，微系統(tǒng)的發(fā)展使得有關(guān)微尺度方面的研究方興未艾，微尺度下的傳熱傳質(zhì)問題也成為研究熱點(diǎn)之一。沸騰換熱本身已經(jīng)是一個(gè)復(fù)雜的課題，微尺度下的沸騰換熱研究的難度更大。沸騰的流體在狹小的空間內(nèi)展現(xiàn)出多變的流動形式，使我們難以清晰地認(rèn)識其流動和換熱的機(jī)理。因此近年來對微尺度流動沸騰的研究出現(xiàn)了各種不同的結(jié)論，但至今仍沒有得到一致的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，有的結(jié)論甚至還相互矛盾。根據(jù)科學(xué)發(fā)展的一般規(guī)律，我們相信，未來總有一天我們會清楚地認(rèn)識到微尺度下流動沸騰

2、的機(jī)理；但在此之前，需要我們積累大量的數(shù)據(jù)。本文通過對微槽道內(nèi)流動沸騰實(shí)驗(yàn)和可視化的實(shí)驗(yàn)，一來為微尺度領(lǐng)域的研究豐富實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；二來通過自己的工作，嘗試探討微槽道內(nèi)流動沸騰的機(jī)理。 本文第1章回顧了前人關(guān)于微槽內(nèi)流動沸騰的研究工作，簡單列舉了他們的工作和結(jié)論，并由此總結(jié)出前人的研究方向——換熱特性、壓降特性和流型可視化研究三大方面，實(shí)驗(yàn)也是按照這三部分進(jìn)行。 第2章主要介紹了實(shí)驗(yàn)思路和原理、實(shí)驗(yàn)臺的搭建和數(shù)據(jù)處理方法。實(shí)驗(yàn)

3、思路中詳述了自己的實(shí)驗(yàn)方案和手段，以及對實(shí)驗(yàn)中一些關(guān)鍵問題的解釋。實(shí)驗(yàn)臺部分詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)件的加工和遇到的困難，并對主要的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行了簡單介紹。數(shù)據(jù)處理則是在實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上對本實(shí)驗(yàn)的數(shù)學(xué)描述，列舉了換熱和壓降計(jì)算的思路與公式。 第3章是換熱和可視化實(shí)驗(yàn)部分。我們對兩道微槽進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，文章中我們稱之為微槽甲和微槽乙，微槽甲寬0.4mm，深0.4mm；微槽乙寬0.4mm，深0.2mm，各自實(shí)驗(yàn)。選擇不同的進(jìn)口溫度、質(zhì)量

4、流速等參數(shù)，通過間斷地增加電流使得加在微槽上的熱流密度不斷升高，從而干度x越來越大，得到各工況下?lián)Q熱系數(shù)h與干度x的變化關(guān)系，進(jìn)行全面的分析比對，并與前人的結(jié)果比對，由此總結(jié)換熱規(guī)律。在同步進(jìn)行的可視化實(shí)驗(yàn)中，時(shí)刻監(jiān)視流型的變化，并根據(jù)流型來解釋得到的h-x曲線在不同工況下的趨勢。 第4章是壓降特性實(shí)驗(yàn)部分。實(shí)驗(yàn)段仍是微槽甲和微槽乙，得到各工況下的壓降⊿p與熱流密度qe的關(guān)系，以及兩相摩擦壓降修正因子Φ2FL與L-M參數(shù)X的關(guān)系