平行多微通道內(nèi)流動(dòng)沸騰壓降特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微小通道具有較常規(guī)通道更高的面積體積比，使得采用微尺度技術(shù)進(jìn)行散熱冷卻成為最具潛力的電子冷卻方法之一。但由于微通道尺度較小，在流動(dòng)沸騰狀態(tài)下，其流道極易被汽核堵塞，系統(tǒng)不穩(wěn)定性增強(qiáng)。本文基于兩種水力直徑和流道數(shù)量的平行矩形多微通道實(shí)驗(yàn)段，以高純?nèi)ルx子水作為實(shí)驗(yàn)工質(zhì)，研究了總壓降以及子通道內(nèi)的壓降變化特性。
　　本研究基于水力直徑為187.5μm的14條平行矩形多微通道實(shí)驗(yàn)段所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了質(zhì)量流速、有效熱流密度、熱質(zhì)比（q

2、eff/G）和出口熱力學(xué)平衡干度(xout)對(duì)實(shí)驗(yàn)段進(jìn)出口總壓降的影響。發(fā)現(xiàn)在純液相流動(dòng)時(shí)，在低熱流密度下，質(zhì)量流速相較于動(dòng)力粘度對(duì)壓降產(chǎn)生更加重要的作用；在高質(zhì)量流速下（qeff/G較小時(shí)），質(zhì)量流速對(duì)壓降的影響占主導(dǎo)。在出口干度較小時(shí)，由出口干度增大所引起的壓降增量不足以彌補(bǔ)由質(zhì)量流速減小所導(dǎo)致的壓降減小；但當(dāng)出口干度較大時(shí)，出口干度對(duì)壓降的作用逐漸上升，較質(zhì)量流速對(duì)壓降的影響略微強(qiáng)烈。從發(fā)生靜態(tài)流動(dòng)不穩(wěn)定性之后的區(qū)段（即qeff/

3、G較大時(shí)）中發(fā)現(xiàn)，干度較質(zhì)量流速對(duì)壓降的影響將更加顯著。通過(guò)分析包含有質(zhì)量流速、出口干度和動(dòng)力粘度等影響因素的液相與汽相范寧摩擦系數(shù)比值（fl/fv）和韋伯?dāng)?shù)（We）對(duì)實(shí)驗(yàn)總壓降時(shí)均值的影響，并對(duì)Friedel關(guān)系式進(jìn)行修正得到了新的壓降計(jì)算關(guān)系式，發(fā)現(xiàn)該關(guān)系式不僅可對(duì)本文實(shí)驗(yàn)壓降進(jìn)行較好預(yù)估，也可在一定程度上對(duì)Bogojevic等的實(shí)驗(yàn)壓降進(jìn)行預(yù)估。通過(guò)對(duì)水力直徑為526.2μm的6條平行矩形多微通道實(shí)驗(yàn)段中的進(jìn)出口總壓降和其中兩條流

4、道內(nèi)的壓降進(jìn)行測(cè)量，研究流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)條件下總壓降與單條流道間的壓降波動(dòng)變化特性。發(fā)現(xiàn)兩個(gè)流道內(nèi)的壓降振蕩周期及振蕩趨勢(shì)基本一致，也與進(jìn)出口壓降振蕩的趨勢(shì)也較為一致。此外，還發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)段進(jìn)出口總壓降和單條流道內(nèi)壓降的最大振幅所對(duì)應(yīng)的頻率基本相同。因此，利用實(shí)驗(yàn)段進(jìn)出口壓降的最大振幅以及其對(duì)應(yīng)位置處的頻率，并與可視化圖像中的汽核倒流與否相結(jié)合，對(duì)是否發(fā)生流動(dòng)不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行了初步劃分，即劃分為不穩(wěn)定流動(dòng)實(shí)驗(yàn)工況、不完全穩(wěn)定流動(dòng)實(shí)驗(yàn)工況和