电场作用下微细通道内流动沸腾传热及压降特性研究

发布时间：2020-08-05 11:42

【摘要】：电场强化沸腾传热技术主要通过电场、流场和温度场之间的耦合作用来实现强化换热的目的,将电场强化技术引入微通道流动沸腾,可进一步提高微通道换热器的换热性能,在解决微尺度热质输运问题方面具有广泛的应用前景。设计了针状、线状两种电极结构下的微细通道试验段,通过在电极上施加较低的电压,即可在通道内形成高强度的非均匀性电场,其中针状电极形成的是间断电场,线状电极形成的是连续电场。以制冷剂R141b为工质,研究了针状电极电场作用下微细通道内流动沸腾的传热及压降特性,结果表明:针状电极形成的间断电场可以在整个电极分布区都表现出很好的强化沸腾传热效果,且电压越高强化效果越好,850 V下的平均饱和沸腾传热系数相比0 V时平均可提高41%。电场强化效果与干度有关,本试验中干度小于0.11时,强化效果显著;干度高于0.23时,强化效果大大降低。电场强化沸腾传热效果还与热流密度和质量流率有关,热流密度越低、质量流率越高,强化效果越显著。电场的作用使得通道内摩擦作用增强,因此导致总压降、两相流压降、单位长度两相摩擦压降均随着电压的升高而有所升高,试验条件下微细通道内的总压降最高提高了16.21%。进行了线状电极作用下的微细通道流动沸腾试验,结果表明:由线状电极形成的连续性电场也可以起到强化沸腾传热的效果,且其强化规律与针状电极有相同之处,热流密度越低、质量流率越高,电场强化效果越好。线状电极电场强化沸腾传热所需的最小电压有所提高,本试验中线状电极在400 V时表现出强化效果,而针状电极仅需250 V。低电压条件下,线状电极的强化效果比针状电极弱,400 V时针状电极、线状电极的强化因子分别为1.44、1.24;而高电压时,线状电极的强化效果又比针状电极强,850V时针状电极、线状电极的强化因子分别为1.69、1.75。通过对气泡所受的电场力进行分析可知,电场之所以能够强化沸腾传热是由于电场力可以将气泡压迫在换热壁面,从而大大增加了薄液膜区的蒸发面积。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK124
【图文】：

第二章 EHD 强化沸腾传热原理及电极布置方章的文献研究已经表明 EHD 强化沸腾传热是一种极具潜力的强化传多学者的关注，但目前的研究多是针对大空间池沸腾或者常规通道的文则试图将电场引入微细通道，研究电场作用下微细通道内流动沸腾本章首先介绍 EHD 强化沸腾传热机理，然后再阐述微细通道内的电应的电场分布情况。通道内的薄液膜蒸发理论通道内的流动沸腾作为一种气液两相流，包含了众多沸腾气泡的生成相互作用等系列子过程，换热机理十分复杂[58]。具有一定过冷度的液道时沿流动方向不断吸收着热量，温度逐渐升高，整个微细通道根据别，沿工质流动方向可分为三个区域，如图 2-1 所示：

图 2-2 弯月面的蒸发模型[62]膜厚度和液面弯曲程度的逐渐增加导致这一区液膜厚度的增加使得固液界面的分子作用力逐此产生的毛细力逐渐增强，这两种力的综合作液膜厚度的增加，毛细力的影响逐渐增强，而起始阶段局部换热系数快速上升，达到最大值段，汽液界面上液体分子与固体壁面分子之间降，而其界面弯曲形成的毛细压差又极小，这高的速率蒸发，从而使得换热系数急剧增加。区域，固液分子间的相互作用力因液膜厚度过大可

第二章 EHD 强化沸腾传热原理及电极布置方案就是介电电泳现象。沸腾过程中电场对气泡的 Pohl[67]研究了气泡在均匀介质中所受的电场力个介电常数为2 、半径为 R 的球体，推导出作：2212113d2F 2 R E ，球体为气泡，因此1 <2 。d的方向即为电场强度降低的方向，如图 2-3

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 董智广;郁鸿凌;董伟;李瑞阳;;均匀电场作用下气泡变形的研究[J];上海理工大学学报;2010年05期

2 黄p

本文编号：2781502