工质物性对微通道沸腾液膜影响规律的研究

发布时间：2021-06-03 17:41

　　现代微尺度基础研究促进了系统微型化和集成化的发展,随着现代电子设备的迅速普及,电子产品的小型集成化和高频率高运算速度的性能趋势日渐突出导致单位面积上的电子元器件发热量急剧升高,高热流密度散热已经成为制约电子设备发展的瓶颈。微通道相变换热技术具有结构轻巧紧凑、热流密度高和换热系数大等优点,在电子器件热管理中得到快速发展。然而当前传热领域仍没有较好的理论可以准确量化微通道流动沸腾换热性能。常规尺度下,液膜的动力学特性对沸腾换热的影响微乎其微,然而微细尺度下,高热流密度的流动沸腾和微液膜的流动换热特性紧密相关,同时,不同工质物性参数的差异会导致流动沸腾中毛细力、汽液界面剪切力与蒸发吸热之间相互影响,从而表现出不同的换热特性。因此,本文对不同工质的微通道沸腾液膜开展了实验测量和理论分析研究,旨在揭示不同工质流动沸腾中微液膜的瞬态变化规律和动力学特性。实验采用去离子水、无水乙醇及FC-72三种物性涵盖了工程应用的大部分流体物性范围的典型工质,利用高速相机采集流动沸腾汽泡图像,激光共焦位移测量仪测量流动沸腾微液膜的瞬态变化,并同步采集局部壁面温度信号。本文主要研究成果如下:（1）通过实验发现了流动... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２?Ｆｕｋａｎｏ的实验原理图［６４］??

Ｌｉｕ等人平估了利用电容层析成像测量微液膜厚度的方法。他们使用了一??个由八个电极组成的传感器，这些电极均匀地分布在１ｍｍ外径管的周围，壁厚??为１．５?ｍｍ，采用不同的图像重建算法如下图１．３所示。采用适当的图像重建技术，??将实测值与Ｎｕｓｓｅｌｔ理论和ＣＦＤ模拟数据的结果进行比较，比较结果发现ＣＦＤ??仿真与实测数据取得了合理的一致性。??＿?｜?一?．．一??１??＾?Ｕ?ｔ?ｆ?？??＼?Ｉ?／?Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ??ｏｕｔｐｕｔ?＇?Ｉ?／??＼?ｊ?／?ｓｅｃｌｕｗ??＿?＼?Ｉ?命??ｉ?！?ｉ??ｒ?Ｖａｐｏｕｒ??３＇??Ｉ?ｊ?Ｉ?Ａｄｉａｂａｔｉｃ??Ｌｉｑｕｉｄ?Ｊ?｜?丨?ｓｅｃｔｉｏｎ??ｆｉｌｍ????；?１?＼?＋??ｉ?Ｉ?ｉ?—＊＊—＊？＊—＊？－）?ｋ??Ｉ?＼??／?！?＼?▲??Ｈｅａ；?ｌ?—＾?Ｅｖａｐｏｎｕｏｒ??ｍｐＵ＜?。〇?ｏ?〇０?ｎ?Ｊｃｕｏｎ??▲?０?０?ｕ?▲??＾?Ｌｉｑｕｉｄ?ｐｏｏｌ?，??？?０?〇?〇?？??■?■????ｙ??图１．３?Ｌｉｕ等人的工作原理［６９］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｌｉｕ，?ｅｔ?ａｌ’ｓ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ１６９］??在现有的液膜厚度测量技术中，光学方法着重于常规尺度，在气－液界面和??液－固界面，利用激光仪器以确定液滴的大小、局部温度和局部浓度，基于光调??制过程（吸收、散射、干涉、折射和激发），每个相位打出的光由于界面物性的??转变呈现出不同的特征（颜色或强度）

粒含量越小，光强的衰减系数越大，光强减弱，被吸收的光越多，反射回去的光??强更小，微液膜厚度越厚，因此可以根据光强信号的变化得到微通道中微液膜厚??度。基于激光衰减法的基础原理，ＵｔａｋａＭ设计了下图１．４的实验，测量了微通??道流动沸腾的液膜厚度，并研究了微通道间隙与在受热面和受限汽泡生长过程中??形成的微液膜厚度的关系，实验采用的微通道间隙分别为０．５?ｍｍ，０．３?ｍｍ，?０．１５??ｍｍ，热空气作为热源，水作为工质，激光采用３．３９?｜－ｉｍ波长的红外线，其中红??外辐射的衰减信号由红外探测器测得。在充满蒸汽的气液两相流微尺度通道，结??合Ｌａｍｂｅｒｔ定律可以计算微通道中两相流的微液膜厚度，测量了?２？３０?ｐｍ范围的??微液膜，但由于卤烃制冷剂液体组成的透明的辐射波长从可见光到红外波长的大??约１０ｐｍ，因此该方法只适用于水这种工质。??９??

【参考文献】：
期刊论文
[1]微小化毛细泵吸环路（miniature CPL）应用于笔记本计算机传热之研究[J]. 林唯耕,陈绍文.  工程热物理学报. 2002(05)



本文编号：3210956