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.     

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。     

竖直矩形微槽道内的饱和沸腾换热研究

对去离子水在三种不同结构尺寸的铝质矩形微槽道内的饱和沸腾换热特性进行了试验.结果表明,在试验条件下,其中去离子水的换热特性较常规尺度有所增强,且其强化换热性能随微槽尺寸的减小而增大.最后,由实验数据拟合出了热流密度与壁温过热度、热流密度与换热系数的关系式.     

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。     

EHD强化大空间光滑管外核沸腾换热实验研究

以氟里昂（Ｒ１１）为工质，对大空间光滑管外核沸腾的ＥＨＤ强化进行了实验研究，得到了在外加交流电场的条件下沸腾换热系数与电压、热通量、电极形式、数目、位置、形状等因素的相互关系。     

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。     

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。     

液氮在狭缝通道内受迫流动沸腾换热的实验研究

对液氮在0．5－1．5mm狭缝通道内受迫流动沸腾换热的情况进行了研究,实验结果表明：液氮在弦月形猴缝通道中的受迫流动沸腾换热系数是传统大直径光管池沸腾的3－5倍,与热虹吸狭缝通道内沸腾传热相比,当热流密度高于10kW/m2时,受迫流动沸腾在换热温差和换热系数两方面有明显优势,液氮受迫流动沸腾换热系数随质量流速的增加而增加,随热流密度增加的趋势更为显著,狭缝间隙尺寸减少,换热效果增强,弦月形通道与环缝通道相比,在相同的条件下,弦月形通道显示更好的换热效果。     

EHD强化沸腾换热研究的进展与现状(II)——实验研究

综述了国内外EHD强化沸腾换热的试验研究成果,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.     

紧凑型滚压强化管管束内水和盐水的沸腾强化换热特性

对水平光滑和滚压强化两种传热管管束在不同压力条件下的窄小空间内沸腾强化换热进行了实验研究，确认了窄小空间能够有效强化沸腾换热特性，存在着一个换热强化效果最好的最佳管距．当管距很小时，光滑管几乎具有和强化管相同的换热特性．实验范围内盐水浓度对换热特性几乎无影响．实验证明，对紧凑满液型蒸发换热器，利用传热管管束狭窄空间内早期沸腾强化换热机理，可以将中小热流密度条件下的自然对流换热转化为旺盛核沸腾换热，其换热性能大大优于传统的降膜式蒸发换热器．     

纳米颗粒悬浮液池内泡状沸腾机理

研究了添加不同性质、不同体积浓度的纳米颗粒后对液体池内泡状沸腾换热的影响和相应的物理机制,并对3种不同体积浓度的Fe及A l2O3纳米流体进行了池内沸腾的实验研究.分析表明:纳米颗粒的加入,将增加液体的有效导热系数和粘度,降低基液的表面张力;另一方面,由于部分纳米颗粒会在加热表面形成沉积,改变了加热表面活化凹坑的尺度及分布,从而对成核和气泡成长过程产生影响.因此,纳米流体池内泡状沸腾传热强化与否,是多种因素综合作用的结果.实验结果证实了上述分析.根据“对流汽化”模型给出了去离子水与体积分数为2?纳米流体沸腾换热关系式,与实验值符合较好.     

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。     

载气强化热虹吸垂直管传热研究

将空气作为载气，研究了水-空气物系及不同浓度羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液在不同的真空度和载气流速条件下其平均传热膜系数的变化规律．结果表明，平均传热膜系数随着载气流速的增加而增大，载气流速较小时，平均传热膜系数增加较大；当载气流速达到一定程度时，其变化趋缓；同时平均传热膜系数随着真空度及CMC浓度的增加而降低．将载气强化传热的关联式对实验数据进行了预测，计算结果与实验值吻合较好，其偏差介于-31．581％～ 23．077％之间，平均误差为13．17％．     

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。     

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。     

Heat Transfer Enhancement Due to Marangoni Flow Around Moving Bubbles During Nucleate Boiling

Introduction Nucleate boiling has always been an important heat transfer mechanism in many fields, such as energy utilization, manufacturing processes, and chemical processing and nucleate boiling continues to find new applications in many new areas, such…     

竖直窄环隙流道自然对流过冷沸腾实验研究

以水为工质，在常压下对竖直窄环隙流道进行了内侧加热自然对流过冷沸腾换热实验研究．实验考察了入口过冷度和热流密度对过冷沸腾换热系数的影响．结果表明，当热流密度一定时，换热系数随入口过冷度的增大而减小，而且，当入口过冷度变化趋势不同时，所对应的换热系数也不相同．另外，当入口过冷度为定值时，换热系数随着热流密度的增加出现非单调变化．