铜基正弦波微通道内流动沸腾传热特性试验研究
发布时间：2021-08-19 10:17
基于超快激光技术加工铜基正弦波弯曲型微通道,以去离子水为流动工质,在不同质量流量和热通量条件下,对弯曲型微通道内流动沸腾特性进行试验研究。基于温度/压力数据和流动可视化结果,发现通道传热系数随出口干度增大,呈迅速增大后减小并趋于稳定趋势,正弦波微通道相较直微通道具有更好的换热性能,传热系数最大提高127.7%,压降仅增加14.4%。波状通道结构能明显抑制流动沸腾中不稳定现象发生。通过可视化试验发现,随热通量增大,流型经历泡状流-弹状流-环状流的转变,换热主导机制由核态沸腾逐渐过渡到薄液膜蒸发。
【文章来源】：化工学报. 2020,71(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试验系统示意图
注射泵提供精确的体积流量控制，精度为±0.25%，压力传感器的测量精度为±0.1%,T形热电偶的测量精度为±0.2℃，直流稳压源输出电压电流的精度为±0.5%，通道截面尺寸由超景深显微镜（VHX5000）测量得到，精度为±2%。根据Moffat不确定度理论[30]，试验中各主要物理量的不确定度如表1所示。图2 测试段示意图
图6给出了SW#1通道中当地传热系数随出口干度的变化。当0<xo<0.04时，由于工质相变潜热的迅速吸收，传热系数急剧上升。结合通道下游流型图可发现，气泡成核往往发生在凹形区域。沸腾初始阶段的换热主导机制是核态沸腾，其换热强化是由于气泡和壁面间的液膜蒸发和泡状流带来的强烈扰动。随着有效热通量的增加，出口干度逐渐提高，拉长的弹状气泡逐渐占据通道，在这一阶段，弹状气泡和壁面间的薄液膜蒸发逐渐占据主导，核态沸腾被抑制，只能观察到少量小气泡在液膜中产生。当0.04<xo<0.06时，由于局部液膜蒸干现象的出现，传热系数迅速下降。当xo>0.06时，弹状流逐渐转变为环状流，稳定的薄液膜蒸发成为换热主导机制，核态沸腾被完全抑制，此时当地传热系数随出口干度的变化趋于稳定。图6 当地传热系数-出口干度曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of porous structures on copper microchannel surfaces by laser writing[J]. DENG DaXiang,CHEN XiaoLong,CHEN Liang,LIAN YunSong,FU Ting. Science China（Technological Sciences）. 2019(12)
[2]微肋阵通道流动沸腾换热与压降特性[J]. 杜保周,李慧君,郭保仓,孔令健,刘志刚. 化工学报. 2018(12)
[3]可压缩容积对内肋阵列微通道流动沸腾不稳定性影响[J]. 徐法尧,吴慧英. 科学通报. 2017(04)
[4]烧结型多孔表面管外池沸腾传热特性[J]. 郭兆阳,徐鹏,王元华,徐宏,曾宪泰,杨胜. 化工学报. 2012(12)
[5]水在开孔泡沫铜中的池沸腾传热特性[J]. 程云,李菊香,莫光东. 化工学报. 2013(04)
[6]分流板结构对微通道平行流蒸发器性能的影响[J]. 刘巍,朱春玲. 化工学报. 2012(03)
[7]多孔表面管内高沸点工质的强化流动沸腾换热与阻力特性[J]. 杨冬,李永星,陈听宽,李斌. 化工学报. 2004(10)
本文编号：3351222
【文章来源】：化工学报. 2020,71(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试验系统示意图
注射泵提供精确的体积流量控制，精度为±0.25%，压力传感器的测量精度为±0.1%,T形热电偶的测量精度为±0.2℃，直流稳压源输出电压电流的精度为±0.5%，通道截面尺寸由超景深显微镜（VHX5000）测量得到，精度为±2%。根据Moffat不确定度理论[30]，试验中各主要物理量的不确定度如表1所示。图2 测试段示意图
图6给出了SW#1通道中当地传热系数随出口干度的变化。当0<xo<0.04时，由于工质相变潜热的迅速吸收，传热系数急剧上升。结合通道下游流型图可发现，气泡成核往往发生在凹形区域。沸腾初始阶段的换热主导机制是核态沸腾，其换热强化是由于气泡和壁面间的液膜蒸发和泡状流带来的强烈扰动。随着有效热通量的增加，出口干度逐渐提高，拉长的弹状气泡逐渐占据通道，在这一阶段，弹状气泡和壁面间的薄液膜蒸发逐渐占据主导，核态沸腾被抑制，只能观察到少量小气泡在液膜中产生。当0.04<xo<0.06时，由于局部液膜蒸干现象的出现，传热系数迅速下降。当xo>0.06时，弹状流逐渐转变为环状流，稳定的薄液膜蒸发成为换热主导机制，核态沸腾被完全抑制，此时当地传热系数随出口干度的变化趋于稳定。图6 当地传热系数-出口干度曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of porous structures on copper microchannel surfaces by laser writing[J]. DENG DaXiang,CHEN XiaoLong,CHEN Liang,LIAN YunSong,FU Ting. Science China（Technological Sciences）. 2019(12)
[2]微肋阵通道流动沸腾换热与压降特性[J]. 杜保周,李慧君,郭保仓,孔令健,刘志刚. 化工学报. 2018(12)
[3]可压缩容积对内肋阵列微通道流动沸腾不稳定性影响[J]. 徐法尧,吴慧英. 科学通报. 2017(04)
[4]烧结型多孔表面管外池沸腾传热特性[J]. 郭兆阳,徐鹏,王元华,徐宏,曾宪泰,杨胜. 化工学报. 2012(12)
[5]水在开孔泡沫铜中的池沸腾传热特性[J]. 程云,李菊香,莫光东. 化工学报. 2013(04)
[6]分流板结构对微通道平行流蒸发器性能的影响[J]. 刘巍,朱春玲. 化工学报. 2012(03)
[7]多孔表面管内高沸点工质的强化流动沸腾换热与阻力特性[J]. 杨冬,李永星,陈听宽,李斌. 化工学报. 2004(10)
本文编号：3351222
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3351222.html
