液氮核態(tài)沸騰可視化實驗研究及換熱模型改進(jìn).pdf

1、液氮等低溫液體的飽和溫度遠(yuǎn)低于室溫，且其汽化潛熱小，由于漏熱等原因易發(fā)生沸騰。與水、甲醇等常規(guī)液體沸騰實驗相比，低溫液體沸騰實驗由于設(shè)有為減少環(huán)境漏熱影響而添加的杜瓦等設(shè)備使得裝置結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，觀測過程也更加困難。雖然常溫液體沸騰研究成果通?？梢詳U(kuò)展到低溫液體，但其中涉及一些經(jīng)驗參數(shù)的適用性還有待驗證。核態(tài)沸騰中的高熱流密度區(qū)域，溫差小并伴隨大換熱系數(shù)，換熱效果明顯優(yōu)于其他區(qū)域；而且由于該區(qū)域氣泡大量產(chǎn)生、合并，流場和溫度場極為復(fù)雜，目

2、前研究還存在許多問題。在此背景下，本文對低溫液體高熱流密度沸騰開展了實驗觀測及傳熱模型改進(jìn)的研究。
　　 本文首先對高熱流密度沸騰時厚液層的蒸發(fā)過程進(jìn)行分析，研究厚液層蒸發(fā)傳熱模型及其相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)常規(guī)液體的經(jīng)驗公式或其中的某些相關(guān)參數(shù)對液氮的適用性值得進(jìn)行針對性的驗證。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)液氮及測量對象的特點，在綜合分析文獻(xiàn)中的主要實驗測量手段后，決定采用可視化技術(shù)和控制熱流方法對沸騰表面進(jìn)行觀測，設(shè)計并搭建了實驗臺。
　　

3、 通過實驗獲得傳熱模型中的高熱流密度沸騰區(qū)起點、合體氣泡脫離頻率、臨界熱流密度等參數(shù)，討論了沸騰表面材料和表面直徑對臨界熱流密度及其對應(yīng)過熱度的影響規(guī)律?；诤褚簩觽鳠崮Ｐ停Y(jié)合本文的實驗結(jié)果，推算出了厚液層初始厚度和活化核心密度，進(jìn)而分析了表面材料對活化核心密度的影響方式。將實驗中獲得的各參數(shù)與厚液層傳熱模型的基本方程相結(jié)合，建立起較完整的液氮高熱流密度區(qū)沸騰傳熱模型。采用該模型對液氮中高熱流密度沸騰過程進(jìn)行模擬分析，計算結(jié)果與實驗