微細多孔表面混合工質核態(tài)沸騰傳熱特性實驗研究.pdf

1、具有特殊界面張力特性的自潤濕流體，即高碳醇水溶液，可顯著強化核態(tài)沸騰臨界熱流密度。其核態(tài)沸騰研究主要依賴于對氣化核心、沸騰換熱機理的認識。然而，沸騰現(xiàn)象是一個復雜的非穩(wěn)態(tài)、跨尺度、多物理場耦合的傳熱傳質問題，其機理尚未被完全揭示。目前針對沸騰傳熱模型的研究存在一定的片面性和局限性。同時，通過傳統(tǒng)的可視化觀測手段難以對其內部流動，特別是多孔介質內部汽泡的脫離進行可視化研究。對于表面張力隨溫度變化而變化的高碳醇水溶液在多孔介質中的沸騰實驗研

2、究缺乏總結和創(chuàng)新。
　　論文工作基于一維熱傳導方向線性溫度分布模型間接獲得壁面溫度，搭建了一套壁面溫度測量、汽泡可視化和穩(wěn)壓穩(wěn)流加熱試驗臺。在此基礎上，實現(xiàn)了去離子水和高碳醇水溶液在不同尺寸、不同層數(shù)銅球堆積組成微細通道和不同PPI（單位英寸上的孔數(shù)）泡沫銅組成的多孔結構中沸騰傳熱的實驗觀測。主要內容包括沸騰實驗系統(tǒng)的搭建、合理確定加熱工況、溫度測量校核、工質物性測量、實驗后期處理。
　　實驗采用開口式核態(tài)沸騰實驗系統(tǒng)，運用

3、不同質量分數(shù)的高碳醇流體作為工質。研究銅珠的直徑、層數(shù)、堆積方式，泡沫銅的PPI、厚度，高碳醇溶液的質量分數(shù)等，對多孔結構中工質的核態(tài)核態(tài)沸騰傳熱特性的影響，并與去離子水的情形進行比較分析。受限于加熱器額定功率，壁面過熱度未能達到或接近臨界熱流密度對應區(qū)域，通過圖像采集系統(tǒng)進行的不同尺寸、層數(shù)銅球堆積和不同PPI泡沫銅在去離子水和高碳醇溶液沸騰傳熱過程可視化研究，主要表現(xiàn)為核態(tài)沸騰區(qū)域氣泡行為的觀測和沸騰曲線的獲得。
　　結果顯示

4、，銅球堆積表面能夠提供更多的氣化核心，高碳醇溶液汽泡脫離直徑更小，脫離頻率更快，沸騰曲線趨勢更偏左，且沸騰強化傳熱效果隨著高碳醇水溶液質量分數(shù)增加而增加，銅球尺寸相比于層數(shù)對沸騰傳熱的效果更明顯。實驗中泡沫銅PPI50換熱性能相比于其他二者要優(yōu)。低熱流通量時，孔密度越大、孔直徑越小，對流傳熱強化;高熱流通量時，大量氣化核心在加熱表面形成，高流阻降低汽液二相在微細多孔通道中的滲流性能，從而影響對流傳熱性能。泡沫銅梯度組合堆積越多沸騰傳熱效