均匀高压电场下电场极性对池沸腾换热影响的实验研究

利用电水动力学（EHD）技术对工质R123进行了均匀高压电场下电场极性对池沸腾换热影响的实验研究．在该实验中,换热面为一平板并接地作为0电极,高压电极为平行于换热面的网状电极．实验的热流密度为2～25kW／m^2,电压为0～±25kV,得出了正、负电压下换热系数、壁面过热度、EHD强化系数和热流密度之间的变化关系．结果表明,无论施加正、负电压,强化系数均随热流密度的增加而下降,最终达到稳定值;高热流密度下,正电压有较弱的强化效果;正电压下的强化换热效果优于负电压下的强化换热效果．     

电场极性对池沸腾换热影响的机理

对电场极性影响池沸腾换热的机理进行了理论分析和实验研究。在实验中,换热面为一平板并接地作为0电极,高压电极为平行于换热面的线状电极。实验结果表明,正电压下的强化换热效果优于负电压下的强化换热效果。这是由于施加正电压时不会有阴极发射电子现象,而施加负电压会有阴极发射电子现象,阴极发射电子削弱了电场对沸腾换热的作用。     

电场中气泡在换热表面上的变形及对沸腾换热影响

从电场分布的角度，研究了换热表面上气泡在电场力作用下的变形规律和气泡变形影响EHD(electrohydrodynaInics)强化沸腾换热的机理．电场分布决定了气泡在电场力作用下的变形方式，如果换热表面的电场强度高于周围液体或电极的电场强度，则气泡受拉伸作用：反之，气泡受压制作用．热边界层的存在会减小电场力对气泡的拉伸作用，增强电场力对气泡的压制作用，但不会改变气泡的变形方式，气泡在换热表面上无论是被拉伸还是被压制，都能使沸腾换热得到强化，但两者的强化换热机理不同。     

电极对EHD强化沸腾换热的影响

通过综合国内外EHD强化沸腾换热的最新研究成果，分析了电极的形状，位置，材料和极性对EHD强化沸腾换热的影响，并指出了该领域的研究方向。     

电场对沸腾汽泡影响的实验研究

为进一步探索电场强化沸腾换热的机理,利用高速摄像仪对沸腾汽泡在电场作用下的生长过程进行了可视化实验研究.实验观察到电场作用下汽泡生长的动态图像.研究结果表明,电场作用下汽泡沿场强方向伸长,随着场强的升高,汽泡的脱离长径比增大,汽泡脱离壁面时的椭球外形更加明显;随着场强的增大,汽泡的脱离体积减小.分析了汽泡行为的变化对电场强化沸腾换热的影响.     

EHD强化沸腾换热研究的进展与现状（Ⅰ）——机理和理论研究

综述了国内外ＥＨＤ强化沸腾换热的机理和理论研究成果,概括了以往研究的特点,对今后在该领域的研究方向及重要提出了建议。     

新工质R134a在水平强化管外的池沸腾换热

对新型替代工质Ｒ１３４ａ在水平强化管外的核态池沸腾换热进行了实验研究．查明了热流密度、蒸发压力和沸腾换热系数的关系,拟合了适合于本强化管的沸腾换热系数计算式．并对Ｒ２２和Ｒ１３４ａ在强化管外池沸腾换热的特性进行了对比．     

EHD强化沸腾换热研究的进展与现状（Ⅱ）——实现研究

综述了国内外EHD强化沸腾热的试验研究成果,概括了以往研究的特点,指出了该领域的研究方向和研究重点。     

高压直流电场强化垂直管内沸腾传热试验研究

在分离式热管结构的电水动力学（EHD）强化传热试验台上,采用R11工质、直流高压电场,首次完成了垂直管内沸腾换热的EHD强化试验研究,结果表明：采用EHD技术对垂直管内的沸腾换热有明显的强化效果;低热流密度时,强化效果较好,增大热流密度时,强化效果减弱;当热 流密度维持不变时,强化系数随着电场电压的增大而增大;沸腾换热的最大强化系数为428％。     

圆柱形和带状电极的EHD强化管内沸腾换热

以R-123为工质,采用带状电极和圆柱电极研究了电极形状对电水动力学(EHD)强化垂直管内核沸腾换热的影响。试验换热管为垂直套管式,外层为加热水路,内层为工质回路,中心布置着电极。电场强度范围为0~2.133 MV/m,热流密度范围为1.5~10.0 kW/m2,换热系数的误差为±9.7%;相应的强化因数的误差为±12.2%。结果表明:带状电极和圆柱电极的最大强化效果基本相同,但带状电极达到最大强化效果时所需要施加的平均电场强度和能耗低于圆柱电极,这对于工程实际应用具有重要的意义。从外加电场影响汽泡的成长、跃离和运动规律的角度对试验结果进行了初步的分析。     

圆柱形和三角形电极的EHD强化管内沸腾换热试验研究

以R-123为工质,对圆柱形电极和三角形电极进行了电水动力学(EHD)强化管内核沸腾换热试验研究。试验换热管为垂直套管式,外层为加热水路,内层为工质回路,中心布置着电极。电场强度范围为0～2.133MV/m,热流密度范围为1.5～10.0kW/m2,换热系数的误差为±9.7%;相应的强化因数的误差为±12.2%。结果表明:两种电极的最大强化因数接近,分别为2.15和2.11;在达到最大强化因数时,三角形电极所需要施加的平均电场强度和能耗比圆柱电极低得多。     

表面活性剂水溶液池核沸腾换热试验

在对3种表面活性剂SDS,Triton X-100和Triton X-114进行热重分析试验和对其溶液进行热稳定性试验的基础上,对3种表面活性剂的不同浓度溶液在常压下进行了池内核态沸腾换热试验,并对汽泡行为进行可视化观察.结果表明,200℃以内,3种表面活性剂的热稳定性好,3种表面活性剂溶液持续沸腾4 d而其表面活性基本不变.和水相比,表面活性剂强化池内核态沸腾换热的最佳浓度为临界胶束浓度(CMC);不同种类表面活性剂强化换热程度不同,它们与表面活性剂的溶解特性、离子类型和化学结构有关;溶液沸腾时,沸腾汽泡的脱离直径变小,脱离频率变快和更不易聚集,但非离子表面活性Triton X-100和Triton X-114由于存在浊点其沸腾溶液变浑浊.     

喷雾冷却沸腾传热强化试验

随喷雾流量及过热度增加,热流密度增大,但热表面中心干涸区变大、液膜覆盖区减小,表面利用率降低,传热性能有提升空间。基于此,通过改变单喷嘴高度、设计微孔阵列喷嘴两种途径,探讨热表面液膜均匀性和喷雾冲击强度对传热的影响规律。结果表明单喷嘴高度存在最佳值(4 mm),此时热表面无干涸区,喷雾冷却沸腾传热性能最强;与喷嘴高度6 mm相比,在喷雾流量为50 mL/min、过热度为20 K时,热流密度提高了13%;微孔阵列喷嘴形成的液膜分布更均匀,使得表面温度也较均匀,当过热度大于10 K,微孔阵列喷雾传热性能更优,比上述工况下单喷嘴的热流密度提高16%。强烈冲击的均匀薄液膜是决定喷雾冷却沸腾传热的关键,为进一步强化喷雾冷却沸腾传热提供了可行的方向。     

EHD强化凝结换热研究的进展与现状

综述了国内外ＥＨＤ强化凝结换热的理论和试验研究成果,概括了以往研究的特点,指出了今后在该领域的研究方向。     

泡沫铜微孔表面池沸腾换热特性的实验研究

利用改进电镀法制备了新型的泡沫金属铜微孔表面,通过扫描电子显微镜（SEM）测定泡沫铜上微孔表面的微观结构,实验以去离子水为工质,研究了光滑表面和微孔表面的池沸腾传热特性,获得了光滑和微孔表面的池沸腾传热曲线。研究结果表明,在相同的热流密度条件下,微孔表面的汽化核心在核沸腾区密度较大,可有效降低壁面初始沸点的过热度,显著提高池沸腾的换热系数,证明该表面可用于半导体制冷系统等大型功率电子器件散热。     

沸腾传热研究

探讨和阐述了沸腾传热的基本特征和有关机理,认为：沸腾要在液相中产生一个新的蒸气相,[过程要在一个远离平衡的条件下进行,要有一个过热度ΔTsat沸腾泡核长大时,其底部产生了一极薄的液体微层,形成十分显著的界面汽化热阱效应,使其产强,界面汽化热阱效应值可以用实验方法测得;沸腾中包含了众多沸腾泡核的生长,长大,脱离以及由于沸腾气泡的扰动增强了的对流传热等一系列子过程,这些子过程按照自组织原理形成了一定的时间序列与空间序列,情况十分复杂,要深入阐明沸腾传热的过程机理,应对这些子过程作过程动力学研究,并阐明其相互作用的复杂关系,另外还对“沸腾滞后”和“核沸开始时的壁温过冲”进行了探讨。     

竖直矩形细通道内的水沸腾换热特性

以宽度为1.0 mm和0.1 mm的竖直矩形细通道内的沸腾换热特性为研究对象,运用数值模拟的方法探索气泡生成、长大和脱离的过程,通过几何重构和界面追踪的方法获取相界面移动和变化对系统内压差以及平均表面换热系数的影响。计算中考虑重力、表面张力和壁面黏性的作用。研究结果表明:通道宽度的不同对气泡生长方式和气泡形态产生很大影响,且核态沸腾换热系数随着细通道宽度的减小而增大;表面张力在细通道沸腾换热过程中所起的作用明显增大,证明细通道有强化换热的作用;由于数值计算中进行了理想化假设,导致数值模拟的沸腾传热系数比现有细通道沸腾传热实验传热系数普遍偏高。