受热平板上微小喷射水流沸腾换热研究

bb20920d · 发表于 2022-3-29 17:35:02

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液体的喷流沸腾冷却作为一种新型、高效的冷却方式，是强化沸腾换热的一种有效方法。高过冷液体喷流冲击能在比较高的温度表面上冲破蒸汽层，实现一定的固液接触，从而大大提高受热表面上的热流密度；多喷孔喷流在受热表面上的互相掺混，可以增加换热流体的扰动，提高壁面温度的均匀度。喷流沸腾冷却已经广泛地被应用于钢铁工业、核工业、航空航天工业、微电子设备生产过程以及热能控制过程之中。本文针对普通铜表面上过冷水的喷流沸腾进行实验研究，研究多喷孔喷流冲击情况下，换热表面的平均沸腾特性，以及喷流流量和喷流过冷度对喷流核态沸腾区的影响。通过对过冷水的喷流沸腾实验，得到多孔喷流时的受热表面沸腾曲线，观察到了三种典型的沸腾模式：核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾。由于各喷流之间的互相掺混和影响，相比较单喷孔喷流时受热面上的高温度梯度，多孔喷流受热表面上温度均匀性良好；液体喷流沸腾CHF值远大于相同条件下的池内沸腾，略小于单孔喷流沸腾滞止区。通过研究喷流流量和工质过冷度对核态沸腾的影响发现：喷流流量对喷流核态沸腾有强烈影响，提高喷流流量，相同过热度下的热流密度值显著增加，CHF值增加，整条沸腾曲线往右上方移动；工质过冷度对喷流沸腾的影响主要体现的欠热核态沸腾区域，相同过热度下，壁面热流密度随工质过冷度的增加而增加；对于充分发展的核态沸腾区，过冷度对沸腾曲线影响较小。通过将实验数据与平板单喷孔过冷水喷流沸腾CHF的半经验半理论关系式进行对比，发现多喷孔喷流沸腾效果较单喷孔既非简单的叠加亦非总体的平均。存在一个只与喷孔尺寸和受热面尺寸相关，而与喷流流量和过冷度无关的联系因子将单孔与多孔喷流沸腾数据进行转换。

受热平板上微小喷射水流沸腾换热研究

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