納米結構表面高速噴流沸騰臨界熱流密度的實驗研究.pdf

1、在工業(yè)生產中一些需要迅速而高效冷卻物件的場合,如鋼鐵軋制、核工業(yè)、電子設備生產和控制過程,噴流沸騰冷卻作為一種強化沸騰換熱的常用有效方法被廣泛運用。使液體以一定速度沖擊高溫受熱壁面,能在一定程度上突破液體在表面附近蒸發(fā)形成的氣膜,從而延遲臨界熱流密度(CHF)的到來,在實現較高的散熱熱流密度的同時使壁面溫度得到控制。噴流沸騰傳熱的熱流密度相比于一般池內沸騰狀況可增加一個數量級,是一種高效的穩(wěn)態(tài)傳熱方式。
　　液體在壁面沸騰傳熱的過

2、程可分為強制對流核態(tài)沸騰、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰。核態(tài)沸騰后期傳熱將達到臨界熱流密度,繼續(xù)增大熱流密度將使壁溫出現較大階躍,在一些核反應堆冷卻條件下,溫度將猛升至上千度,這種情況對設備安全極為不利,一般工業(yè)應用都把傳熱過程設計在核態(tài)沸騰區(qū)域。水作為常見流體,常用作噴流沸騰冷卻過程工質。
　　本文針對B模式下(噴流流束斷面等于或大于傳熱面面積的噴流條件)三種不同接觸角的表面上滯止區(qū)內飽和以及過冷水的圓柱形噴流沸騰的臨界熱流密度進行了系統(tǒng)

3、的實驗研究,其噴流速度范圍為5-40m/s,噴流直徑為3mm,水的過冷度范圍為0-50K。不同的接觸角通過溶膠-凝膠法在普通面上附著納米結構親、疏水層實現,親疏水面的接觸角為5°和105°,普通銅表面為60°。本研究采用實驗數據與半理論關系式相結合的方法,分別得到了預示飽和水及過冷水在不同接觸角表面的高速噴流CHF的半經驗關系式。并綜合本實驗室以往研究中的不同表面的CHF數據進行整理歸納,加入接觸角的影響,總結出一個適用范圍更廣的關系式