微細(xì)多孔表面混合工質(zhì)核態(tài)沸騰傳熱特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、具有特殊界面張力特性的自潤(rùn)濕流體，即高碳醇水溶液，可顯著強(qiáng)化核態(tài)沸騰臨界熱流密度。其核態(tài)沸騰研究主要依賴于對(duì)氣化核心、沸騰換熱機(jī)理的認(rèn)識(shí)。然而，沸騰現(xiàn)象是一個(gè)復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)、跨尺度、多物理場(chǎng)耦合的傳熱傳質(zhì)問(wèn)題，其機(jī)理尚未被完全揭示。目前針對(duì)沸騰傳熱模型的研究存在一定的片面性和局限性。同時(shí)，通過(guò)傳統(tǒng)的可視化觀測(cè)手段難以對(duì)其內(nèi)部流動(dòng)，特別是多孔介質(zhì)內(nèi)部汽泡的脫離進(jìn)行可視化研究。對(duì)于表面張力隨溫度變化而變化的高碳醇水溶液在多孔介質(zhì)中的沸騰實(shí)驗(yàn)研

2、究缺乏總結(jié)和創(chuàng)新。
　　論文工作基于一維熱傳導(dǎo)方向線性溫度分布模型間接獲得壁面溫度，搭建了一套壁面溫度測(cè)量、汽泡可視化和穩(wěn)壓穩(wěn)流加熱試驗(yàn)臺(tái)。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了去離子水和高碳醇水溶液在不同尺寸、不同層數(shù)銅球堆積組成微細(xì)通道和不同PPI（單位英寸上的孔數(shù)）泡沫銅組成的多孔結(jié)構(gòu)中沸騰傳熱的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。主要內(nèi)容包括沸騰實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建、合理確定加熱工況、溫度測(cè)量校核、工質(zhì)物性測(cè)量、實(shí)驗(yàn)后期處理。
　　實(shí)驗(yàn)采用開(kāi)口式核態(tài)沸騰實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，運(yùn)用

3、不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高碳醇流體作為工質(zhì)。研究銅珠的直徑、層數(shù)、堆積方式，泡沫銅的PPI、厚度，高碳醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等，對(duì)多孔結(jié)構(gòu)中工質(zhì)的核態(tài)核態(tài)沸騰傳熱特性的影響，并與去離子水的情形進(jìn)行比較分析。受限于加熱器額定功率，壁面過(guò)熱度未能達(dá)到或接近臨界熱流密度對(duì)應(yīng)區(qū)域，通過(guò)圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行的不同尺寸、層數(shù)銅球堆積和不同PPI泡沫銅在去離子水和高碳醇溶液沸騰傳熱過(guò)程可視化研究，主要表現(xiàn)為核態(tài)沸騰區(qū)域氣泡行為的觀測(cè)和沸騰曲線的獲得。
　　結(jié)果顯示

4、，銅球堆積表面能夠提供更多的氣化核心，高碳醇溶液汽泡脫離直徑更小，脫離頻率更快，沸騰曲線趨勢(shì)更偏左，且沸騰強(qiáng)化傳熱效果隨著高碳醇水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增加，銅球尺寸相比于層數(shù)對(duì)沸騰傳熱的效果更明顯。實(shí)驗(yàn)中泡沫銅PPI50換熱性能相比于其他二者要優(yōu)。低熱流通量時(shí)，孔密度越大、孔直徑越小，對(duì)流傳熱強(qiáng)化;高熱流通量時(shí)，大量氣化核心在加熱表面形成，高流阻降低汽液二相在微細(xì)多孔通道中的滲流性能，從而影響對(duì)流傳熱性能。泡沫銅梯度組合堆積越多沸騰傳熱效