空間熱控蒸發(fā)器流動沸騰傳熱特性研究.pdf

1、熱控系統(tǒng)，是保證航天器內(nèi)溫度穩(wěn)定，各儀器設(shè)備穩(wěn)定工作的重要組成部分。隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，航天器的熱控環(huán)境愈加惡劣。一方面，在輻射散熱效率低的航天器熱控系統(tǒng)中，需要使用蒸發(fā)器作為消耗性熱沉來進行熱量排散;另一方面，在低溫的環(huán)境中，又需要對關(guān)鍵設(shè)施進行加熱控溫。
　　在任何蒸發(fā)換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計之中，管內(nèi)兩相流流動沸騰傳熱，都是首要的考慮因素之一。本文從26篇文獻中，收集了2783個環(huán)形流流型下的流動沸騰換熱系數(shù)實驗數(shù)據(jù)，建立了環(huán)形

2、流流動沸騰換熱數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫包含七種不同工質(zhì)，覆蓋水力直徑范圍0.5～14.0mm，質(zhì)量流速范圍50～1290kg/m2s，全液雷諾數(shù)范圍240～55119，熱力學(xué)干度范圍0.013～0.985，熱流密度范圍3.0～240.0kW/m2，液相普朗特數(shù)范圍1.26～5.85，對比壓力0.01～0.77。此外，本文總結(jié)了19種現(xiàn)有流動沸騰換熱系數(shù)預(yù)測方法，使用所建立數(shù)據(jù)庫對其進行了精度評估，發(fā)現(xiàn)大部分現(xiàn)有的方法，并不能對數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)給出令

3、人滿意的預(yù)測精度。因此，本文基于Cioncolini-Thome環(huán)形流湍流模型，提出了一個新的換熱關(guān)聯(lián)式，用于環(huán)形流流型下的流動沸騰換熱系數(shù)計算;新關(guān)聯(lián)式的預(yù)測精度明顯高于所有現(xiàn)有模型，其MAE和MRE分別為13.7％和0.4％，預(yù)測誤差不超過士15％、士30％和士50％的數(shù)據(jù)比例分別為66.5％、89.0％和96.9％;同時，新的關(guān)聯(lián)式適用性強，對于不同工質(zhì)和管道尺寸的換熱系數(shù)均能給出精度較高的預(yù)測。
　　另一方面，本文還針對Ω

4、型槽道管內(nèi)表面結(jié)構(gòu)對流動沸騰傳熱特性的影響，設(shè)計并搭建了兩相流流動沸騰傳熱實驗平臺，對槽道管內(nèi)流動沸騰換熱特性，以及重力方向?qū)ζ鋫鳠崽匦缘挠绊懀M行了實驗研究。研究表明，管道內(nèi)表面的槽道結(jié)構(gòu)，能夠明顯強化核態(tài)沸騰換熱的能力，提高傳熱性能:在水平流動及豎直上升流動中，槽道管內(nèi)流動沸騰換熱系數(shù)約為光滑圓管的1.5～3倍，在豎直下降流動中，最高可以達到光滑圓管8倍左右。然而，不同流動方向的流動沸騰換熱特性明顯不同，說明在實驗參數(shù)范圍內(nèi)，管內(nèi)槽