垂直狹縫流道內(nèi)單相和兩相換熱實(shí)驗(yàn)及分析模型.pdf

1、窄縫通道具有結(jié)構(gòu)緊湊、換熱溫差低等優(yōu)點(diǎn)，因此該無源強(qiáng)化傳熱技術(shù)被廣泛應(yīng)用在微電子、低溫制冷、化工及其航空航天等領(lǐng)域。近年來，窄流道內(nèi)單相及兩相流動(dòng)的熱工水力特性及其機(jī)理的研究受到廣泛關(guān)注。對(duì)于狹縫通道內(nèi)換熱研究，國(guó)內(nèi)外研究者主要針對(duì)環(huán)形狹縫、低潛熱工質(zhì)，同時(shí)理論研究也比較少見。 本文以水為工質(zhì)，對(duì)不同狹縫間隙窄通道試驗(yàn)段內(nèi)的單相強(qiáng)迫對(duì)流換熱、兩相沸騰換熱進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)對(duì)兩相環(huán)狀流區(qū)建立了沸騰傳熱模型，模型預(yù)測(cè)值同本文實(shí)驗(yàn)關(guān)

2、聯(lián)式進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：?jiǎn)蜗鄰?qiáng)制對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)中，豎直矩形狹縫通道內(nèi)單相換熱特性與普通圓管有較大區(qū)別，常用的紊流對(duì)流換熱Dittus-Boelter關(guān)系式不能用于窄縫通道內(nèi)換熱計(jì)算。在實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，將實(shí)驗(yàn)值擬合得到半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式： ，同實(shí)驗(yàn)值相比較，平均相對(duì)誤差在11.1％以內(nèi)。另外，單相強(qiáng)制對(duì)流實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)蚊婕訜岷碗p面加熱的換熱特性并不一樣。單面加熱時(shí)，平均換熱系數(shù)隨熱流密度的增大而增大，隨質(zhì)量流速的增大而減小；雙面加熱時(shí)，平均

3、換熱系數(shù)并不隨熱流密度或質(zhì)量流速單一因素單調(diào)變化而呈現(xiàn)單調(diào)性，這可以歸結(jié)為受雙面加熱時(shí)熱邊界層的相互制約作用的影響。兩相流動(dòng)沸騰換熱實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，飽和沸騰換熱系數(shù)隨窄縫寬度，入口壓力的增大而減小，隨質(zhì)量流速，熱流密度和干度的增加而增大。矩形窄縫中飽和流動(dòng)沸騰與大通道有顯著不同。利用實(shí)驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行多元線形回歸后擬合出實(shí)驗(yàn)關(guān)系式： ，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)平均相對(duì)誤差在±12％之內(nèi)。 本論文首次對(duì)矩形豎直狹縫有液滴卷吸時(shí)環(huán)

4、狀流階段建立了沸騰換熱分析模型，對(duì)液膜厚度、液膜內(nèi)溫度和速度分布、沸騰換熱系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明：矩形狹縫通道內(nèi)的液膜厚度隨干度、質(zhì)量流速增加而減?。浑S流道間隙的增加而增厚，液膜溫度梯度隨熱流密度增加而增大；液膜速度梯度在流向方向上是增大的；汽液滑速比隨質(zhì)量流速的增大而增大；在狹縫間隙、質(zhì)量流速和加熱熱流密度不變的情況下，相同質(zhì)量含汽率時(shí)，隨著入口壓力的升高，液膜的平均流速將減小。將模型預(yù)測(cè)值同本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到的關(guān)系式計(jì)算值相比較，