带膨胀腔喷嘴制冷剂R134a闪蒸喷雾可视化研究

闪蒸喷雾由于存在特殊的气泡爆裂使得其在较小压力下即能够实现较好的雾化效果。为了探索制冷剂R134a的闪蒸喷雾机理,本文利用高速摄像机对直管石英玻璃喷嘴内部流型以及不同膨胀腔喷嘴的外部喷雾特性进行了可视化观察及量化比较。发现随喷雾压力增大,制冷剂R134a在直管喷嘴内部表现出对称空化、非对称空化和类弹状空化等不同的空化流型,其中对称空化流型对应的雾化锥角基本相同。膨胀腔型喷嘴达到较小喷雾锥角所对应的膨胀腔长径比为1：2~2：1,最佳外部喷雾锥角稳定在70°左右。

新型喷嘴R404a闪蒸瞬态喷雾冷却传热特性

制冷剂闪蒸瞬态喷雾冷却在激光治疗血管性皮肤病手术中得到广泛应用,主要用于激光照射前选择性地冷却表皮。本文搭建了喷雾冷却实验台,设计不同长径比膨胀腔新型透明喷嘴,应用薄膜热电偶瞬态温度快速测量技术和杜哈梅尔定理计算方法对比分析了膨胀型喷嘴和传统直管型喷嘴应用低沸点的新型制冷剂R404a的闪蒸瞬态喷雾冷却表面动态传热特性。应用高速摄像仪和采用背光法对新型喷嘴膨胀腔内部制冷剂流动形态进行观察,发现制冷剂液体在膨胀腔内首先发生一次闪蒸破碎,剧烈相变产生大量气泡,可导致液滴温度在喷嘴内部大幅降低,而直管型喷嘴制冷剂只在喷嘴喷出后才形成闪蒸喷雾并降温。因此,膨胀腔型喷嘴比直管喷嘴具有更佳的冷却效果,能够产生更低的冷却温度,更高的热通量、传热系数和换热量。膨胀腔长径比是影响此类喷嘴喷雾冷却效果的关键因素,在长径比1:2时其冷却能力最强、有效冷却时间最长。