R32/R134a水平内螺纹管内流动沸腾强化换热实验研究

对非共沸混合制冷剂R32 R134a(2 5 %Wt 75 %Wt)在水平内螺纹强化管中的流动沸腾换热特性进行了研究。实验结果表明 :在内螺纹强化管中的流动沸腾换热性能比在光管中有较明显的提高 ;强化管强化系数变化的大致范围为 1.5～ 2 .2。根据活化穴、二次流和毛细提升三者之间的相互作用 ,探讨了内螺纹强化管的强化机理 ;并从重力影响、非共沸混合工质组分差与二次流影响的角度上 ,对在环状流下混合工质R32 R134a在内螺纹强化管和光管中流动沸腾换热时管子周向壁温的变化特征作出了分析。

添加表面活性剂的沸腾换热强化研究进展

从沸腾换热特性及其影响因素、沸腾汽泡行为和沸腾换热关联式等方面综述了添加表面活性剂的沸腾换热强化研究现状。现有研究指出界面吸附、分子结构、粘度、溶解特性等因素对表面活性剂溶液沸腾换热的作用机制与表面活性剂种类和溶液浓度密切相关,但是蒸汽携带活性剂、非离子活性剂浊点、加热方法、系统压力、参数耦合等因素对表面活性剂溶液沸腾换热的影响规律的研究还需深入开展。在沸腾汽泡行为方面,表面活性剂溶液沸腾汽泡行为与水存在较大差异且与活性剂种类有关,表面活性剂溶液沸腾汽泡行为的理论研究还需加强。此外,现有文献建立的表面活性剂溶液沸腾换热模型及关联式存在验证所用的实验数据较少、模型参数难以确定等不足。最后,在总结现有研究进展的基础上对表面活性剂溶液沸腾换热的后续研究工作提出了建议。

微结构表面上FC-72的强化沸腾换热研究

针对电子器件的高效冷却问题,对表面加工有微结构的硅片上FC-72的池沸腾换热性能进行了实验研究。测试了四种表面微结构,采用化学蒸汽沉积法在芯片表面生成-SiO2薄层所形成的亚微米粗糙面(Chip CVD),采用溅射方法在芯片表面生成-SiO2薄层,然后再对SiO2层进行湿式腐蚀技术处理形成的亚微米粗糙面(Chip E),采用一系列微电子加工技术生成的微米级双重入口洞穴(Chip CAVITY)以及采用干式腐蚀方法生成的方柱微结构(Chip PF)。实验所得的沸腾曲线表明,所有微结构表面与光滑面(Chip S)相比都显示出较大的强化沸腾换热效果,临界热流密度按芯片 S、E、CVD、CAVITY和PF的顺序增大。对于芯片PF来说,随着壁面过热度的增加,热流量呈剧烈的增加趋势且临界热流密度时芯片的表面温度低于芯片回路正常工作的临界上限温度85℃,最大临界热流密度可达80 W／cm2。

沸腾换热强化特性实验研究

沸腾换热具有传热温差低、换热系数高等优点,对提高设备的紧凑性、经济性和安全性具有重要意义。目前,核动力装置中主要以光管作为沸腾换热元件,沸腾换热强化的空间很大。本文针对核动力装置非能动余热排出换热器沸腾换热工况,以水为工质,对光管及3种强化管的管外沸腾换热特性进行实验研究,得出了4种管型的沸腾换热强化特性,并分析了各强化管的强化机理。整体针翅管表面大量螺旋排列的三维翅片增大了换热面积、延缓了汽泡在壁面附近聚合形成大汽膜,使沸腾换热得到强化;多孔管采用机械方法在壁面加工出大量微细小孔,汽化核心数量和汽泡脱离频率均大幅提高,因此,沸腾换热强化效果显著;绕丝针翅管是一种复合强化手段,兼有整体针翅管和多孔管的优点,沸腾换热强化效果也较好。

铝多孔表面换热管强化沸腾换热的研究及其工业应用

对铝多孔表面管的传热性能进行了研究。结果表明 ,铝多孔表面对强化液体沸腾换热有显著效果 ,沸腾传热膜系数比光滑管提高 5～ 6倍 ;由应用实验和工业数据获得的管外铝多孔表面沸腾传热膜系数关联式 ,计算误差小于± 1 2 %。对使用铝多孔表面管的经济效益进行了深入分析。

铝多孔表面换热管强化沸腾换热的研究及应用

对铝多孔表面管的传热性能进行了研究,结果表明,铝多孔表面对强化液体沸腾换热有显著效果,沸腾传热系数比光滑管提高5～6倍;应用实验和工业数据获得的管外铝多孔表面沸腾传热系数关联式,计算误差小于12%,并对使用铝多孔表面管的经济效益进行了比较。

自然循环回路内芯片的强化沸腾换热研究

针对电子器件的高效冷却问题,对自然循环回路系统内表面加工有方柱形微结构的硅片上FC-72的强化沸腾换热性能进行了实验研究。测试了两个芯片,其表面上的方柱形微结构的边长均为30μm,但高度分别为60μm和200μm。沸腾介质的过冷度设为10 K、25 K和35 K。随着壁面过热度的增加,微结构表面芯片上的热流密度急剧增加且临界热流密度时芯片的表面温度低于芯片回路正常工作的临界上限温度85℃,这与其在池沸腾换热中的特点一样。但临界热流密度值与池沸腾情况相比有所降低。

低压条件下纳米流体的沸腾换热特性

在不同低压压力和不同纳米流体浓度下对光滑传热面上的水基纳米流体的池内沸腾特性进行了试验研究。纳米流体由平均直径50nm的氧化铜粒子加入去离子水中组成,没有加入任何添加剂。研究主要针对7.2kPa到100kPa的压力区间和0.1%到2%的质量浓度区间内压力和颗粒浓度对光滑表面沸腾换热特性的影响,研究结果表明:压力对纳米流体的沸腾换热特性有强烈影响,沸腾换热系数和临界热流密度(CHF)强化率随着压力的降低而大幅度增加。纳米流体浓度对沸腾换热系数和临界热流密度(CHF)有重要影响,并且在质量浓度约1%附近存在一个最佳颗粒浓度。研究结果显示由与去离子水相比,质量分数为1%,压力为7.2kPa的纳米流体在光滑表面上的沸腾换热系数和临界热流密度都得到了显著提高。

水和水基磁性流体池沸腾传热的对比实验研究

对水和水基磁性流体进行了池沸腾传热的对比实验研究 ,以此来确定水基磁性流体的沸腾传热效果 .实验结果显示 ,相同热流密度时 ,水基磁性流体的沸腾换热系数要比水至少增强 2倍 ,且随热流密度的增加 ,其强化沸腾换热的能力增大 .施加磁场后进一步强化磁性流体增强沸腾传热的效果 ,增强倍数可超过 5倍 .