蒸汽流量对蒸汽直接接触冷凝的影响

为研究蒸汽流量对蒸汽直接接触凝结及汽泡表面变化过程的影响,利用高速摄像仪记录一定过冷度、不同蒸汽流量条件时过冷水中蒸汽的凝结过程.实验结果表明:蒸汽流量小于0.36m^3/h时,汽泡表面始终较光滑;当蒸汽流量升至0.74m^3/h时,汽泡表面上出现波动,汽泡最终逐渐分裂成数个小汽泡;当蒸汽流量大于1.13m^3/h时,汽泡表面上的波动非常剧烈,汽泡不稳定性增强,并最终破碎成大量微汽泡.且随蒸汽流量增,这些微汽泡的直径减少,喷射速度增加.蒸汽流量超过1.13m^3/h后,汽泡在凝结时,其相对半径迅速减小,半径变化率迅速增加.汽泡表面剧烈的波动会极大的增加汽泡有效换热面积,导致蒸汽与过冷水间的传热和传质过程被极具的加强.

微气泡发射沸腾形成机理

为了探究具有超高换热性能的微气泡发射沸腾现象的形成机理,采用FLUENT软件对加热面上单个气膜周围的速度场进行数值模拟,并与实验结果进行对比.实验结果表明,对于水,微气泡发射沸腾现象发生时,加热壁面上会出现气膜破裂的过程,并且过冷度和壁面过热度的升高会加剧这一过程.对于酒精,微气泡发射沸腾现象很难发生.计算结果表明,在过冷条件下气膜周围存在marangoni对流,对于水而言,过冷度和壁面过热度的升高会增强气膜周围的marangoni对流过程,而在酒精气膜周围marangoni对流相对较弱.因此由气膜周围强烈的marangoni对流过程引起的气液界面上的扰动可能造成气膜破裂,这可能是微气泡发射沸腾现象形成的原因之一.

界面振荡对微细化沸腾传热影响机理研究

本文通过数值模拟的方法对微细化沸腾时气膜振荡现象及其对气液界面周围液体流动和传热的影响进行了研究。计算结果表明,界面振荡可以强化气膜周围的对流传热过程,将界面附近对流传热系数提高10倍以上。结合实验研究进一步发现,界面振荡可以促进冷热流体搅浑,维持界面附近过冷度,对维持高热流密度下微细化沸腾的稳定发生起着重要作用。

超声作用下受限空间内过冷沸腾传热特性研究

本文研究了外加超声波对受限空间内过冷沸腾传热和气泡行为的影响。实验结果表明:相比于大空间沸腾,超声波对受限空间内沸腾的强化更加显著,强化效果随超声波功率和过冷度升高而升高,随热流密度升高而下降。超声强化高热流密度核态沸腾的机理与过冷度有关,在低过冷度下为表面毛细波对气泡脱离的促进作用,而在高过冷度下为声流对气泡凝结的促进作用。在过渡沸腾区,超声波的施加可以触发气泡微细化沸腾在受限空间内的发生,进一步提升沸腾传热能力。