过冷沸腾中汽泡在圆形朝下壁面上热动力学行为的实验研究

发布时间：2017-11-17 02:25

  本文关键词：过冷沸腾中汽泡在圆形朝下壁面上热动力学行为的实验研究

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【摘要】：沸腾传热现象的研究对于很多工程实际都具有十分重要的意义,而汽泡在沸腾传热的三个机理中都有很大的影响。因此,通过研究沸腾过程中汽泡的行为特性及与界面间相互作用来揭示传热机理是一种重要渠道。过冷沸腾是沸腾过程中一个特殊的阶段,由于低温流体在高深科技等领域的深入应用,过冷沸腾特性研究引起人们的越多关注。尽管国内外众多学者在过冷沸腾环境条件下,对汽泡的生长、形状变化、运动轨迹等行为特性及传热传质进行了大量的研究。但是,众多研究都是关注汽泡在水平、竖直以及倾斜壁面上的行为特性,关于汽泡在曲壁面,尤其是朝下曲壁面上的研究少之又少。所以,本文关注于过冷沸腾汽泡在圆形朝下壁面上的行为特性。通过实验的方式,使用高速摄像仪对其进行研究,并与同等环境下,汽泡在水平壁面上的行为特性进行比较。探索过冷沸腾汽泡在圆形朝下壁面从生长、长大到运动消失整个过程的变化规律,并分析与水平壁面上汽泡规律的差异及原因。其主要研究事务包含以下几点：(1)为了能够获得汽泡现象,首先选定汽泡的产生方式,之后查阅学习大量相关文献,关注国内外学者研究方式、实验台的设计与数据处理的方式,选定二氯甲烷为实验工质。(2)参考相关学者的研究内容,自行设计并搭建。对于曲壁面实验,采用不锈钢制作实验台,在实验台的三侧开视窗口。实验测试件也采用不锈钢制作,为一半浸没的光滑圆管。而水平壁面实验,采用钢化玻璃制作实验箱体,水平壁面测试件材料与曲面相同,两者统一用碘镍丝灯为补光光源。(3)本文应用Matlab软件,通过自编程序对理想的汽泡图像进行灰度化等操作。观察汽泡在两种不同壁面的运动及形状的变化规律。之后利用Image Pro Plus对汽泡的始动直径等参数进行提取分析。(4)经过数据分析及汽泡的观察,并对比曲壁面与水平壁面的差异,经过综合分析总结得出结论：在圆形朝下壁面上,汽泡在运动过程中其形状由初始的近似圆形变化为被拉长的椭圆形,最后由于冷凝作用而消失。壁面的热流量对汽泡的始动直径存在一定影响,随着热流量密度的增加,汽泡的始动直径呈现增大趋势。而水平壁面上,除汽泡接近脱离壁面时有尾迹外,其余时段均为圆形。汽泡脱离壁面之后呈现“Z”字形运动轨迹。随着壁面热流量的增大,汽泡的始动直直径也呈现上升趋势。汽泡的生长周期都随热流量的增加而缩短。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124

【参考文献】

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1 葛卫龙;张晓晖;雷选华;;水中气泡尺度计算的图像处理方法[J];激光与红外;2006年01期

2 刘春嵘,周显初,呼和敖德;气泡在波浪中运动的实验研究[J];水动力学研究与进展(A辑);1997年03期

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本文编号：1194526