狹窄加熱表面上池沸騰傳熱過程的汽泡成核及成長特性實驗研究.pdf

1、沸騰傳熱過程是在固液界面上形成大量汽泡，并由液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)的復(fù)雜相變傳熱過程。雖然通過過去幾十年的研究總結(jié)了大量關(guān)于沸騰傳熱的經(jīng)驗公式，但這些經(jīng)驗公式中大多沒有包含關(guān)于表面性狀和汽泡成核特點的參數(shù)。為了揭示沸騰換熱中汽泡成核以及生長機(jī)理，本文發(fā)展了沸騰可視化實驗裝置以觀察沸騰汽泡成核及生長的結(jié)構(gòu)變化。主要工作包括：
　　首先，搭建了沸騰可視化換熱實驗臺，包括透明腔體，核心加熱部件，直流電源，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)。其中，透明腔

2、體和核心加熱部件是實驗的主要部件；直流電源用以提供加熱芯部恒定的熱量；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用以記錄加熱部件的動態(tài)溫度變化數(shù)據(jù)；而圖像采集系統(tǒng)則進(jìn)行汽泡成核及生長的圖像信息記錄。
　　對圓形表面和狹窄表面這兩種加熱表面的水工質(zhì)的沸騰換熱實驗現(xiàn)象進(jìn)行了觀察，并考察了不同的粗糙度對沸騰換熱的影響。實驗結(jié)果表明，在自然對流區(qū)域，表面粗糙度對沸騰換熱的影響很有限，而在核態(tài)沸騰區(qū)的影響則很明顯。并且隨著表面粗糙度的增加，由于壁面的汽化核心數(shù)目的增多，

3、沸騰曲線向左移動。
　　與此同時，觀察了圓形表面和狹窄表面這兩種加熱表面下汽泡成核及生長的過程，并基于時序列圖像定量分析了單個和多個汽泡生長及脫離過程中直徑、體積、高度以及接觸角的變化規(guī)律。結(jié)果表明，在單個汽泡成核及生長過程的初期直徑變化最大，從無到有，高度變化則慢慢變大；隨著汽泡的生長，直徑的增長速率先增大后減小，而高度的增長速率則先減小再增大。汽泡的融合現(xiàn)象則分為孤立汽泡，大小汽泡融合，相似大小汽泡融合。汽泡在融合過程中，高度