納米結(jié)構(gòu)表面高速噴流沸騰臨界熱流密度的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在工業(yè)生產(chǎn)中一些需要迅速而高效冷卻物件的場(chǎng)合,如鋼鐵軋制、核工業(yè)、電子設(shè)備生產(chǎn)和控制過程,噴流沸騰冷卻作為一種強(qiáng)化沸騰換熱的常用有效方法被廣泛運(yùn)用。使液體以一定速度沖擊高溫受熱壁面,能在一定程度上突破液體在表面附近蒸發(fā)形成的氣膜,從而延遲臨界熱流密度(CHF)的到來,在實(shí)現(xiàn)較高的散熱熱流密度的同時(shí)使壁面溫度得到控制。噴流沸騰傳熱的熱流密度相比于一般池內(nèi)沸騰狀況可增加一個(gè)數(shù)量級(jí),是一種高效的穩(wěn)態(tài)傳熱方式。
　　液體在壁面沸騰傳熱的過

2、程可分為強(qiáng)制對(duì)流核態(tài)沸騰、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰。核態(tài)沸騰后期傳熱將達(dá)到臨界熱流密度,繼續(xù)增大熱流密度將使壁溫出現(xiàn)較大階躍,在一些核反應(yīng)堆冷卻條件下,溫度將猛升至上千度,這種情況對(duì)設(shè)備安全極為不利,一般工業(yè)應(yīng)用都把傳熱過程設(shè)計(jì)在核態(tài)沸騰區(qū)域。水作為常見流體,常用作噴流沸騰冷卻過程工質(zhì)。
　　本文針對(duì)B模式下(噴流流束斷面等于或大于傳熱面面積的噴流條件)三種不同接觸角的表面上滯止區(qū)內(nèi)飽和以及過冷水的圓柱形噴流沸騰的臨界熱流密度進(jìn)行了系統(tǒng)

3、的實(shí)驗(yàn)研究,其噴流速度范圍為5-40m/s,噴流直徑為3mm,水的過冷度范圍為0-50K。不同的接觸角通過溶膠-凝膠法在普通面上附著納米結(jié)構(gòu)親、疏水層實(shí)現(xiàn),親疏水面的接觸角為5°和105°,普通銅表面為60°。本研究采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與半理論關(guān)系式相結(jié)合的方法,分別得到了預(yù)示飽和水及過冷水在不同接觸角表面的高速噴流CHF的半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。并綜合本實(shí)驗(yàn)室以往研究中的不同表面的CHF數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸納,加入接觸角的影響,總結(jié)出一個(gè)適用范圍更廣的關(guān)系式