脉冲喷雾冷却传热特性参数影响实验研究
发布时间：2021-11-23 10:31
高能量激光辅以脉冲式制冷剂喷雾的新型溶脂技术既可以有效溶解皮下脂肪,又可以保护表皮和真皮免受冻伤,是一种很有前景的临床治疗新技术。需要深入研究脉冲式制冷剂喷雾冷却参数对传热特性的影响,以对临床治疗的参数选择做出指导。本文实验研究了喷雾压力、喷雾距离、喷嘴内径和长度对R134a脉冲式喷雾冷却环氧树脂基体传热特性的影响,发现长脉冲下（30 ms）,喷雾压力越大,传热效果越好。短脉冲下（10 ms）,喷雾压力对基体传热影响较小。长、短脉冲下的最佳喷雾距离分别为6 cm和4 cm。随着喷嘴内径增加,最佳喷雾距离增大,所能达到的仿体内最低温度升高,冷却效果变差.喷嘴长度越长,基体内传热效果越好。
【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图２环氧树脂基体温度测点布置??Ｆｉｇ．?２?Ｅｐｏｘｙ?ｒｅｓｉｎ?ｐｈａｎｔｏｍ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｐｏｉｎｔｓ??
喷嘴，基于??制冷剂闪蒸瞬态喷雾实验台系统研究了喷雾压力、喷??雾距离、直管型喷嘴的内径和长度对ＭＣＳ表面传热??特性的影响，以提高辅助激光溶脂手术的冷却效果。??１实验系统与数据处理方法??１．１实验系统??采用激光皮肤手术中常用的制冷剂Ｒ１３４ａ（常压??下的沸点为－２６．１°Ｃ）作为脉冲喷雾冷却的工质，利??用瞬态喷雾冷却实验系统研究制冷剂Ｒ１３４ａ脉冲式??喷雾冷却表面和内部传热特性，测量不同喷雾参数??条件下基体表面温度以及基体表面下１ｍｍ处的喷??雾中心温度。如图１所示，制冷剂喷雾冷却实验系??统由喷雾系统、温度测置装置及数据采集系统组成。??主要包含氮气瓶，制冷剂高压储罐，三维坐标架，喷??嘴，快速开关电磁阀，测温装置等．不锈钢直管喷嘴??垂直于冷却基体，三维坐标架可精确控制喷嘴与冷??却基体的相对位置，调节精度８?（ｘｍ。通过快速开关??电磁阀的控制，高压储罐内的制冷剂Ｒ１３４ａ经由高??压软管进入不锈钢直管喷嘴喷出，电磁阀响应时间??小于５?ｍｓ。??压力表旋塞阀??图１制冷剂喷雾冷却实验系统??Ｆｉｇ．?１?Ｃｒｙｏｇｅｎ?ｓｐｒａｙ?ｃｏｏｌｉｎｇ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｆａｃｉｌｉｔｙ??用铝膜覆盖（厚度０．０１５?ｍｍ）Ｔ型丝状热电偶（直径??１００?Ｍｍ）的测温方式，Ｔ型丝状热电偶的测量精度??为±０．５°Ｃ。基体内部１?ｍｍ处采用上下两层环氧树??脂板间导热硅胶（导热系数３．０?Ｗｔｈ－ＩＫ－”紧密黏??合Ｔ型丝状热电偶（直径１００叫１）的测温方式。如??图２所示，喷雾中心方向两个测温点分别在基体表??面（Ｚ＝０?ｍｍ）和基体表面下１?ｍｍ（Ｚ＝ｌ?ｍｍ）处。??铝膜
２２２２?工程热物理学报?４１卷??长度５?ｃｍ，喷嘴内径０＿８?ｍｍ，喷雾距离３?ｃｍ。采??用两种不同脉冲时间的喷雾，改变喷雾压力从０．８??ＭＰａ到１．２?ＭＰａ进行实验，测量了喷雾后基体表面??和表面下１?ｍｍ处喷雾中心的温度随时间的变化。??图３⑷中，在ｍ＝１０?ｍｓ，?ｎ＝２０００?ｍｓ，?／＝６的喷雾??条件下，不同压力下的乃＝１?ｍｍ随时间的变化差异??不大，ｍｍ差异仅１．７°Ｃ。图３（ｂ）中，在ｍ＝３０??ｍｓ，?ｎ＝３０００ｍｓ，?／＝３的喷雾条件下，不同压力下的??ｒ２＝１?ｍｍ随时间的变化有明显差异，ｍｎｉ差距可??达５．２°ｃ。且随着喷雾压力增大，：ｒｇ？?ｍｍ呈减小趋??势。因此，短脉冲时间ｍ＝１０?ｍｓ下，喷雾压力的改??变对表面传热特影响较校长脉冲时间ｍ＝３０?ｍｓ??下，喷雾压力的改变对表面传热特性有明显影响，且??喷雾压力越大，传热效果越好。??图３不同喷雾压力下基体表面下１?ｍｍ中心处温度变化??（Ｌ＝５?ｃｍ，?ｊＤ＝０．８?ｍｍ，Ｈ＝３?ｃｍ）??Ｆｉｇ．?３?Ｃｅｎｔｅｒ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｔｉｍｅ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｓｐｒａｙ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?（Ｚ＝ｌ?ｍｍ，?Ｌ＝５?ｃｍ，?Ｄ＝０．８?ｍｍ，?Ｈ＝３?ｃｍ）??２．２喷雾距离对传热特性的影响??固定喷嘴长度５?ｃｍ，喷雾压力０．８?ＭＰａ，在三??种不同脉冲喷雾时间参数、四种不同喷嘴内径的条??件下，比较了不同喷雾距离下，喷雾后基体表面和??表面下１?ｍｍ处喷雾中心温度随时间的变化。图４显??（ａ）?ｗ＝Ｉ０?ｍｓ，?？＝２０００?ｍｓ，?／＝６??图
本文编号：3513697
【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图２环氧树脂基体温度测点布置??Ｆｉｇ．?２?Ｅｐｏｘｙ?ｒｅｓｉｎ?ｐｈａｎｔｏｍ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｐｏｉｎｔｓ??
喷嘴，基于??制冷剂闪蒸瞬态喷雾实验台系统研究了喷雾压力、喷??雾距离、直管型喷嘴的内径和长度对ＭＣＳ表面传热??特性的影响，以提高辅助激光溶脂手术的冷却效果。??１实验系统与数据处理方法??１．１实验系统??采用激光皮肤手术中常用的制冷剂Ｒ１３４ａ（常压??下的沸点为－２６．１°Ｃ）作为脉冲喷雾冷却的工质，利??用瞬态喷雾冷却实验系统研究制冷剂Ｒ１３４ａ脉冲式??喷雾冷却表面和内部传热特性，测量不同喷雾参数??条件下基体表面温度以及基体表面下１ｍｍ处的喷??雾中心温度。如图１所示，制冷剂喷雾冷却实验系??统由喷雾系统、温度测置装置及数据采集系统组成。??主要包含氮气瓶，制冷剂高压储罐，三维坐标架，喷??嘴，快速开关电磁阀，测温装置等．不锈钢直管喷嘴??垂直于冷却基体，三维坐标架可精确控制喷嘴与冷??却基体的相对位置，调节精度８?（ｘｍ。通过快速开关??电磁阀的控制，高压储罐内的制冷剂Ｒ１３４ａ经由高??压软管进入不锈钢直管喷嘴喷出，电磁阀响应时间??小于５?ｍｓ。??压力表旋塞阀??图１制冷剂喷雾冷却实验系统??Ｆｉｇ．?１?Ｃｒｙｏｇｅｎ?ｓｐｒａｙ?ｃｏｏｌｉｎｇ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｆａｃｉｌｉｔｙ??用铝膜覆盖（厚度０．０１５?ｍｍ）Ｔ型丝状热电偶（直径??１００?Ｍｍ）的测温方式，Ｔ型丝状热电偶的测量精度??为±０．５°Ｃ。基体内部１?ｍｍ处采用上下两层环氧树??脂板间导热硅胶（导热系数３．０?Ｗｔｈ－ＩＫ－”紧密黏??合Ｔ型丝状热电偶（直径１００叫１）的测温方式。如??图２所示，喷雾中心方向两个测温点分别在基体表??面（Ｚ＝０?ｍｍ）和基体表面下１?ｍｍ（Ｚ＝ｌ?ｍｍ）处。??铝膜
２２２２?工程热物理学报?４１卷??长度５?ｃｍ，喷嘴内径０＿８?ｍｍ，喷雾距离３?ｃｍ。采??用两种不同脉冲时间的喷雾，改变喷雾压力从０．８??ＭＰａ到１．２?ＭＰａ进行实验，测量了喷雾后基体表面??和表面下１?ｍｍ处喷雾中心的温度随时间的变化。??图３⑷中，在ｍ＝１０?ｍｓ，?ｎ＝２０００?ｍｓ，?／＝６的喷雾??条件下，不同压力下的乃＝１?ｍｍ随时间的变化差异??不大，ｍｍ差异仅１．７°Ｃ。图３（ｂ）中，在ｍ＝３０??ｍｓ，?ｎ＝３０００ｍｓ，?／＝３的喷雾条件下，不同压力下的??ｒ２＝１?ｍｍ随时间的变化有明显差异，ｍｎｉ差距可??达５．２°ｃ。且随着喷雾压力增大，：ｒｇ？?ｍｍ呈减小趋??势。因此，短脉冲时间ｍ＝１０?ｍｓ下，喷雾压力的改??变对表面传热特影响较校长脉冲时间ｍ＝３０?ｍｓ??下，喷雾压力的改变对表面传热特性有明显影响，且??喷雾压力越大，传热效果越好。??图３不同喷雾压力下基体表面下１?ｍｍ中心处温度变化??（Ｌ＝５?ｃｍ，?ｊＤ＝０．８?ｍｍ，Ｈ＝３?ｃｍ）??Ｆｉｇ．?３?Ｃｅｎｔｅｒ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｔｉｍｅ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｓｐｒａｙ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?（Ｚ＝ｌ?ｍｍ，?Ｌ＝５?ｃｍ，?Ｄ＝０．８?ｍｍ，?Ｈ＝３?ｃｍ）??２．２喷雾距离对传热特性的影响??固定喷嘴长度５?ｃｍ，喷雾压力０．８?ＭＰａ，在三??种不同脉冲喷雾时间参数、四种不同喷嘴内径的条??件下，比较了不同喷雾距离下，喷雾后基体表面和??表面下１?ｍｍ处喷雾中心温度随时间的变化。图４显??（ａ）?ｗ＝Ｉ０?ｍｓ，?？＝２０００?ｍｓ，?／＝６??图
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