过冷池沸腾中气泡聚并对壁面换热影响的实验研究

该文实验研究了气泡聚并对核态池沸腾换热的影响。在恒壁温的边界条件下,利用微加热器阵列加热液态FC-72产生气泡,同时利用高速数据采集系统测量特定区域的热流密度。由于气泡之间液体层的蒸发和气泡聚并后产生的振荡,沸腾过程中发生气泡聚并时热流密度的波动远强于加热表面仅有单气泡生成时的情形。与单气泡成核相比,气泡聚并所产生的振荡提高了加热表面的再润湿频率,从而显著增加了平均传热。观测还表明,由于气泡之间的液体层被仍处于惯性生长阶段的气泡推离,气泡聚并速度非常快时并不会伴随热流量的增加。实验结果表明:当无量纲的聚并数Ncoal0.2时,气泡聚并能够增强换热;反之,当Ncoal0.2时,气泡聚并则会减弱换热。     

竖直狭缝通道内水沸腾换热的气泡动力学研究

为加深对狭缝通道内水沸腾换热机理的探索,对宽度为2 mm、长度为300 mm的竖直狭缝通道内水沸腾气泡动力学展开研究,通过数值模拟的方法探索气泡生成、长大和脱离的过程,分析了壁面过热度、泡底微层的运动对沸腾换热的影响,并与实验数据进行了对比.数值计算中考虑了重力、表面张力和壁面黏附作用.研究结果表明:表面张力在细通道沸腾换热过程中所起的作用要远远大于重力;壁面过热度越高,气泡脱离直径越大;随着加热时间的增加,气泡直径d不断增大,当d≥1.5mm时,就会受到来流的影响而发生形变;泡底微层的存在加速了壁面对流,对换热系数的提高有一定作用;数值模拟结果与实验数据吻合良好.     

添加表面活性剂的池沸腾换热特性

对阴离子表面活性剂SDS、非离子表面活性剂Triton X- 100及Triton X-114及其稀溶液进行了热稳定性试验和表面活性剂水溶液的池核沸腾试验.结果表明:试验工况下表面活性剂及其溶液的热稳定性较好;和水相比,表面活性剂质量分数在其临界胶束浓度(CMC)所对应的质量分数或其附近时换热强化效果最佳;基准质量分数...     

机加工多孔表面非共沸混合工质池沸腾换热

对纯R11、R113及R11/R113非共沸混合工质在平壁面和机加工多孔壁面(MFPS)上的池沸腾换热特性进行了实验研究。结果表明:混合工质沸腾换热系数相对纯工质沸腾换热系数的大小与易挥发分百分比x_1有关。混合工质池沸腾实际换热系数的降低量△h_b与热负荷高低有关。非共沸混合工质在MFPS上的池沸腾换热系数比平壁面提高1.7～2.5倍,与纯工质比较,其强化效果降低,而△h_b增加,它与MFPS无因次参数m值大小有关。提出了混合工质在平壁面上池沸腾换热修正计算式,最大偏差在±8%之内。还首次建立了混合过程熵增△S_(mix)与△h_b之间的定量关系式。并提出了混合工质在MFPS上的池沸腾换热计算式,最大偏差在±15%之内。     

水在水平管束管外池沸腾传热的实验研究

通过对水在水平管束管外池沸腾的实验研究,探讨了沸腾换热系数随热流密度及沿管排高度变化的规律和内在机理．由实验结果发现：管束中各排测量管的沸腾换热系数明显高于单管池沸腾的情况;管束沸腾时存在管束效应,即随管排位置增高,起始沸腾点提前,沸腾曲线上移,沸腾换热系数增大;这种管束效应在部分核态沸腾时较强,而在充分发展核态沸腾时较弱;管束池沸腾的强化传热应归因于“滑移汽泡”及“诱发自然循环对流”机制．此外,还得出了管束池沸腾换热系数的经验关系式．     

水在水平管束管外池沸腾传热的实验研究

通过对水在水平管束管外池沸腾的实验研究,探讨了沸腾换热系数随热流密度及沿管排高度变化的规律和内在机理．由实验结果发现管束中各排测量管的沸腾换热系数明显高于单管池沸腾的情况;管束沸腾时存在管束效应,即随管排位置增高,起始沸腾点提前,沸腾曲线上移,沸腾换热系数增大;这种管束效应在部分核态沸腾时较强,而在充分发展核态沸腾时较弱;管束池沸腾的强化传热应归因于“滑移汽泡”及“诱发自然循环对流”机制．此外,还得出了管束池沸腾换热系数的经验关系式．     

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。     

水平管束池沸腾换热机理的研究

以容积对流模型为基础，考虑滑移气泡机制对管束沸腾换热的影响，建立了管束池沸腾的“组合模型”，总的换热效果由三部分组成：核态沸腾换热，滑移气泡形成的液体薄膜导热及自然驿流换热。在整个热流密度区域内，滑移气泡热流份额小于１１％。     

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。     

强化表面管束池沸腾传热的实验研究

对三种强化表面管束池沸腾换热特性进行了实验研究，并与光滑表面管束进行了比较。结果表明：各强化表面管束池沸腾相对于光滑表面管束的强化传热效果，＃２多孔表面管束（凹穴密度较大）最好，＃ｌ多孔表面管束次之，Ｔ型肋表面管束第三．     

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．     

基于气泡的缸盖水腔沸腾传热仿真研究

从气泡核化条件及沸腾起始点要求出发,提出相变判定条件,从而准确界定沸腾区域. 基于沸腾均相流计算模型框架,建立了沸腾传热数值计算模型,并利用Robinson实验数据对该计算模型的准确性进行了校核. 利用该数值模型对缸盖温度场进行了预测,与实机测温结果进行实验比对,证明新沸腾数值模型计算结果更接近实机测试温度,火力面测点最大误差不超过7%.      

高效沸腾传热强化表面的研究

本文报道了肋形隧道机械加工表面多孔管(JK—2管)单管管外池沸腾实验。实验工质为R—113和R—11。实验结果表明:对R1131质,JK—2管沸腾给热系数比光滑管高2.5～15倍,临界热负荷高约100%;对工质R—11,JK—2管的沸腾给热系数比光滑管高1～10倍;与机械加工表面多孔管(JK—1管)相比,在工质R—11和R—113中,沸腾给热系数高20%～150%。并建立了一个预报值与实验值误差在±15%以内的准数关联式。     

均匀电场对池沸腾换热的影响分析

对均匀高压电场作用下平板池沸腾换热的强化效果进行了试验研究,发现在较低过热度的范围内电场对换热有明显的强化效果.场强越高,相同过热度对应的换热系数越高.在相同的场强下,强化系数随着热流密度的增加而减少.结合试验结果对电场强化沸腾换热的机制进行了分析.在热流密度较小的范围内,对流换热占主导地位,电场强化对流换热使壁面过热度大大下降,导致相应过热度下汽泡的平衡半径提高,因此,抑制了核态沸腾.随着热流密度的提高,汽泡的产生和运动成为影响换热的主要因素,此时过热度的变化不是很大,在相同的过热度下,电场可以减小汽泡的临界半径,使汽泡增多.在汽泡准备区,电场会影响汽泡的核化;在汽泡成长区,电场会影响汽泡的长大、变形和脱离;在非沸腾区,电场会影响单相流体的自然对流换热.     

池沸腾传热基础理论新视角探讨

以平衡热力学为基础的单个活化核心的成核理论、以单个汽泡为基础的汽泡动力学理论和以线性叠加为基础的池沸腾传热模型是经典沸腾传热理论的基础．本文用动力学过程直接参与热力学过程而导致沸腾形态演化的观点,分析复杂沸腾系统的非线性和随机性,指出沸腾系统是存在自组织作用的耗散结构系统,非线性相互作用是产生复杂沸腾现象的根源,并提出计算核态沸腾传热的新思路．本文从实际的沸腾现象出发,试图从更广和更深的层次上拓宽传统的沸腾理论     

固体颗粒对池沸腾换热表面上结垢的影响

给出了固体颗料到池沸腾换热表面结垢特性影响的实验研究结果。沸腾工质为ＣａＳＯ４饱和水溶液，换热表面材料为紫铜，固体颗粒是０．５－１ｍｍ的玻璃珠。实验结果表明，在平表面池沸腾条件下引入固体颗粒，只能在较短的运行时间内起到强化换热的作用。当运行时间较长时，不仅不能强化换热，反而因结垢而使得换热情况恶化。在这说明，在沸腾炉中加入固体颗粒以强化换热的方法在实际应用中存在一定的局限性。     

水平管内工质R152a的流动沸腾传热特性研究

采用直流电源加热不锈钢管的方式,设置热流密度为31～73 kW/m²,质量流速为248～460 kg/(m²·s),研究工质R152a于高蒸发温度为60～80℃时在水平管内的流动沸腾传热特性,并将实验结果与文献报道的3个传热关联式的预测值进行比较。结果表明：工质R152a的流动沸腾传热系数随着蒸发温度的升高而减小,随着干度的变化呈现先减小后增大再减小的趋势,质量流速的变化对流动沸腾传热系数的影响较小;3个传热关联式的预测值与实验值的平均绝对偏差均偏大。     

R123在GY新型强化管外池沸腾的传热实验

为强化低温热能发电有机朗肯循环系统的传热过程,采用机械加工方法研发肋管表面似龙鳞状的新型三维外肋强化传热管即GY管。对工质R123在光管、GY管水平单管外池沸腾换热进行实验研究,在常压条件下(正常沸点为27.4℃)得到热流密度与沸腾换热系数、管内雷诺数与传热系数的关系模型。将光管管外沸腾换热系数的实验值和Cooper公式计算值进行比较可知其变化趋势一致,实验值与Cooper公式计算值的偏差小于12%;同时,得到GY管传热系数随管内雷诺数的变化规律。实验结果表明:当雷诺数在(4.9~11.5)×103范围内时,与光管比较,GY管的传热系数强化倍率为3.10~3.45。因此,GY管是一种具有优良管外沸腾换热性能的强化管,能有效强化有机工质的换热过程。     

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．     

用石英砂强化水平圆柱池沸腾换热的实验研究

将石英砂引入水平圆柱外表面沸腾的水中,系统地研究了不规则固体颗粒粒度、初始埋深及热地弯曲表面池沸腾换热的影响。换热表面的材料为不锈钢,固体颗粒是粒率为０．４￣１．２ｍｍ的石英少。实验表明,在充分流化的条件下,在水平贺柱外表面沸腾的水中引入非均匀凿度的固体颗粒可以明显地强化换热。在相同的壁面过热度下,其热流密度一般是不加石英砂时的２￣４倍,但在固体颗粒被充分流化前,换热效果会出现短时间的恶化。与平换