微通道内种子汽泡抑制沸腾不稳定性研究

搭建同步光学可视化实验台，以并联三角形微通道硅基热沉为实验段，微通道人口玻璃盖板内侧溅射5个Pt微加热器构成种子汽泡发生器阵列。研究了低人口质量流量下不同种子汽泡触发频率对微通道内沸腾不稳定性的影响。实验结果表明，种子汽泡触发频率作为控制微通道内流动沸腾不稳定的重要参数，单相液体区域，种子汽泡对微通道内流动影响很小；两相区域，随着热流密度增大，压降呈线性上升，壁面温度呈指数式上升。触发频率越高，压降越高，壁面温度下降越大。相同热流密度条件下，高频种子汽泡能够完全消除沸腾不稳定性，壁面温度显著下降，温度均匀性得到明显提升。

微通道内种子汽泡抑制沸腾不稳定性研究

两相流动不稳定性是在各种水力学直径通道内所遇到的复杂现象，这些不稳定性对热能系统可能造成有害影响。本文以丙酮为工质，在微通道入口处设置微汽泡发生器，采用脉冲电压激励产生可控微汽泡，以微汽泡为种子尝试对通道内沸腾不稳定性的控制。实验研究表明，低频种子汽泡热控能够减轻各参数的脉动幅度；高频种子汽泡热控能彻底抑制沸腾不稳定性。本研究结果为解决微通道内沸腾不稳定性提供了一种崭新有效的手段。

微通道内流动沸腾不稳定性影响因素实验研究

微通道沸腾不稳定性降低设备运行性能及传热特性。设计入口集成种子汽泡发生器的三角形硅基微通道热沉。搭建同步光学可视化测量实验台。研究加热膜长度、质量流量及种子汽泡触发频率对微通道内沸腾不稳定性及传热影响。结果表明:加热膜长度和质量流量作为控制沸腾不稳定性的关键参数,加热膜长度越长或质量流量越低,沸腾起始点和临界热流密度越早发生。单相液体区域,热流密度增大,压降略微降低,温度线性升高。汽液两相区域,热流密度增大,压降迅速增大,温度呈指数式上升。触发种子汽泡作为一种主动式控制技术,沸腾不稳定性得到抑制或消除,换热得到显著增强,是一种值得推广的技术。

脉冲热控下微尺度沸腾不稳定性实验

微通道沸腾不稳定性引起传热恶化,造成设备疲劳损坏。设计入口集成种子汽泡发生器的并行三角形硅基微通道热沉,搭建同步可视化测量实验台。研究高热流密度下不同触发频率种子汽泡抑制微通道内流动沸腾不稳定性,验证种子汽泡主动式控制微通道内沸腾不稳定性的思路。实验结果表明,种子汽泡可有效抑制微通道内沸腾不稳定性,降低壁面温度,将微通道内混乱无序的汽泡动力学转换为规则有序的汽泡动力学。低频下,种子汽泡热控能够有效抑制压力和温度波动;高频下,沸腾不稳定性得到完全抑制,加热膜上温度均匀性得到明显改善,换热显著加强。