液氮在微結(jié)構(gòu)表面上的蒸發(fā)傳熱特性.pdf

1、本研究通過實驗及數(shù)值模擬等方法，對在微結(jié)構(gòu)表面上發(fā)生的大過熱度、瞬態(tài)薄液膜蒸發(fā)過程進(jìn)行了探討。實驗通過集總熱容法分析傳熱過程中熱流密度、總傳熱熱阻、液氮的蒸發(fā)傳熱系數(shù)等傳熱參數(shù)隨過熱度的變化規(guī)律，并對緩沖罐內(nèi)壓力、液氮針初始溫度、低溫保護(hù)劑的濃度及種類等重要參數(shù)對液氮蒸發(fā)傳熱過程的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。研究結(jié)果表明:總體上，液氮蒸發(fā)傳熱系數(shù)隨過熱度降低都呈現(xiàn)先增后減的拋物線趨勢，冷凍載體的降溫速率也呈先增后減的趨勢，在0℃～-60℃降溫

2、區(qū)間內(nèi)，平均降溫速率達(dá)到47905.86℃/min;在10300Pa真空條件下，在三個不同容積緩沖罐內(nèi)進(jìn)行的瞬態(tài)實驗中發(fā)現(xiàn)，真空緩沖罐內(nèi)壓力變化越小，傳熱效果越佳;選取五種不同的液氮針初始溫度進(jìn)行實驗發(fā)現(xiàn)，液氮針初始溫度越低，傳熱性能越好;當(dāng)冷凍載體內(nèi)添加不同濃度的甘油作為低溫保護(hù)劑時，濃度越高，溶液導(dǎo)熱系數(shù)越低，總熱阻越大，傳熱性能越差，而甘油濃度對液氮蒸發(fā)傳熱系數(shù)基本無影響;當(dāng)冷凍載體內(nèi)添加不同種類低溫保護(hù)劑時，低溫保護(hù)劑導(dǎo)熱系數(shù)越

3、高，總熱阻越低，降溫速率越快，傳熱效果越好;0℃～-60℃降溫區(qū)間內(nèi)冷凍載體表面?zhèn)鳠嵝阅苓h(yuǎn)高于室溫～-180℃溫度區(qū)間的傳熱性能。對微結(jié)構(gòu)表面上的非穩(wěn)態(tài)傳熱過程進(jìn)行三維數(shù)值模擬。模擬結(jié)果與相應(yīng)的實驗結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，模擬所得的冷凍載體中心點(diǎn)的溫度變化趨勢與實驗結(jié)果非常接近，在0℃～-60℃降溫區(qū)間內(nèi)平均降溫速率的誤差在5％之內(nèi);液氮蒸發(fā)傳熱系數(shù)越大，平均降溫速率越快;模擬不同毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度的冷凍載體的降溫過程，結(jié)果指出，毛細(xì)結(jié)構(gòu)層厚度越小，