扁材多孔管內(nèi)單相流動(dòng)換熱的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微小通道換熱器已廣泛應(yīng)用于電子元件的散熱、汽車空調(diào)、航空航天等領(lǐng)域。因此對(duì)微小通道的流動(dòng)換熱特性的研究對(duì)微小通道換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義。然而到目前為止公開發(fā)表的文章表明微小通道的流動(dòng)換熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果與常規(guī)通道的經(jīng)典理論存在偏差，對(duì)于微小通道的壓降特性以及流動(dòng)換熱特性的研究還沒有一致的結(jié)論。因此，對(duì)微小通道中的單相流動(dòng)換熱特性進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探討。
　　對(duì)微小通道中的尺度效應(yīng)以及常規(guī)通道和微小通道的流動(dòng)換熱理論進(jìn)行了歸納和總結(jié)，

2、為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和比較奠定了理論基礎(chǔ)。搭建了扁材多孔管內(nèi)單相流動(dòng)換熱的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)儀器設(shè)備的測(cè)試精度進(jìn)行了不確定度分析，確保了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠度。對(duì)水、乙醇及丙酮在水力直徑分別為0.72mm（方孔）和0.86mm（圓孔）扁材多孔管中的流動(dòng)和換熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。通過改變工質(zhì)的流量、入口溫度及加熱熱流密度測(cè)試不同工況下的流動(dòng)及換熱特性。
　　對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析和比較發(fā)現(xiàn)，在Re數(shù)較低時(shí)，扁材多孔管的壓降特性與常規(guī)通道的理論基本

3、一致，但壁面粗糙度的影響明顯，當(dāng)Re數(shù)較大時(shí)，摩擦阻力因子稍高于常規(guī)通道的理論的預(yù)測(cè)值。加熱條件的摩擦因子比等溫絕熱條件下的低，過渡臨界點(diǎn)推遲。摩擦阻力因子隨工質(zhì)入口溫度和加熱熱流密度的增加而降低，通過物性對(duì)摩擦阻力因子進(jìn)行了修正。
　　扁材多孔管的對(duì)流換熱特性受入口段效應(yīng)、軸向?qū)峁曹梻鳠嵝?yīng)以及物性變化等尺度效應(yīng)的影響顯著，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)值與常規(guī)通道及微小通道的理論存在偏差。在Re數(shù)較低時(shí)，軸向?qū)嵝?yīng)明顯，隨著Re數(shù)的增加，入口段

4、效應(yīng)占主導(dǎo)。隨著入口溫度以及加熱熱流密度的增加，Nu數(shù)逐漸減小，這是受物性變化的影響。根據(jù)這三種其主要作用的尺度效應(yīng)，對(duì)Nu數(shù)進(jìn)行了修正，具有較高的預(yù)測(cè)精度。
　　對(duì)流動(dòng)壓降及對(duì)流換熱的過渡區(qū)進(jìn)行了比較和分析，發(fā)現(xiàn)流動(dòng)及換熱的下臨界雷諾數(shù)均在2000附近，但流動(dòng)特性的上臨界雷諾數(shù)比換熱特性的高。流動(dòng)壓降與對(duì)流換熱熱阻的關(guān)系表明，在熱阻不變的前提下，壓降隨入口溫度及熱流密度的增加而降低，是受粘度變化的影響；過渡區(qū)的擾動(dòng)影響明顯，導(dǎo)致