文档介绍：上海交通大学
博士学位论文
受热平板上液体喷流沸腾临界热流密度的研究
姓名:秋雨豪
申请学位级别:博士
专业:工程热物理
指导教师:刘振华
20080101
随着饱和的水、乙醇以及喷流流速的增加,值也迅速增受热平板上液体喷流沸腾临界热流密度的研究要摘液体的喷流沸腾冷却作为一种新型、高效的冷却方式,是强化沸腾换热的一种有效方法。高过冷液体喷流冲击能在比较高的温度表面上冲破蒸汽层,实现一定的固液接触,从而大大提高沸腾的临界热流密度。提高后的临界热流密度值比池内沸腾的临界热流密度值增加一个数量级。喷流冷却已经广泛地被应用于钢铁工业、核工业、微电子设备生产过程以及热能控制过程之中。平板上稳态的液体喷流沸腾可以根据喷流流束断面与传热面的面积之比分为两类模式:当喷流流束断面与传热面面积之比很小时创让娉叽缭对洞笥谂缌髦椭骨叽,一般称之为自由液面喷流,称为J健5迸缌髁魇厦娴扔诨虼笥诖让婷婊保话称之为滞止区喷流,称为J健对于液体喷流沸腾来说,临界热流密度潜泶锱缌鞣腾传热特性的一个非常重要的特征值。对于稳态的喷流冷却来说,且桓鱿低巢问【鲇谑苋绕桨灞砻娴募负涡巫础⑴缌饕体和受热平板表面之间的固液接触角、喷流流速、喷嘴直径等这些喷流条件。本文分别针对J教跫拢胀ㄍ砻嬉约扒姿砻嫔现椭区内饱和以及过冷的水、乙醇和奈忍残闻缌鞒寤鞣刑诘临界热流密度进行了系统的稳态实验研究。通过对饱和的水、乙醇和的喷流沸腾实验得到如下结论:对普通铜表面上饱和的水、乙醇和在滞止区内的喷流沸腾而言,与池内沸腾相比,其喷流核态沸腾曲线大幅度向上延长。加,喷流流速和喷流直径对星苛业挠跋臁6杂诒ズ偷乃⒁醇以及谥椭骨诘呐缌鞣刑诙裕贑和喷流流速以及喷流直径之间存在一个无量纲准则关系式。使用饱和的水、乙醇以汉=煌ㄈ搜Р┥涎宦畚
沸腾而言,与池内沸腾相比,其喷流核态沸腾曲线大幅度向上延除了普通铜表面上喷流沸腾的实验研究之外,本文还对亲水表始点。在充分发展核态沸腾区域,沸腾曲线非常短。在亲水表面上,沸腾曲线非常陡,几乎垂直。实验数据表明,小的接触角可以据的分析,提出了一个经验关系式,该经验关系式可以很好地预示亲水表面上喷流核态沸腾的传热特性。在亲水表面上,无论是对于饱和水,还是对于过冷水的喷流沸腾来说,不仅团缌髁魉僖及喷流直径之间存在着一个关系式,过冷水的过冷度和湟存在着一个良好的线性关系式。接触角对于挠跋旌艽蟆N蘼是对于饱和水还是过冷水,亲水表面上的现胀ń鹗舯砻嬉高%左右。通过对实验数据的整理,得到了一个经验关系式。该关系式能够很好地预示平板滞止区内亲水表面上水喷流沸腾的及喷流沸腾的实验数据和半理论关系式相结合的方法,得到了一个团缌髁魉僖约芭缌髦本吨涞陌刖榘肜砺酃叵凳健该关系式可以很好地预示饱和液体在~般金属表面上喷流沸腾的临界热流密度,在一个较为宽广的范围内可以适用。通过对过冷的水、乙醇和的喷流沸腾实验得到如下结论云胀ㄍ砻嫔瞎涞乃⒁掖家约癛在滞止区内的喷流长。在充分发展核态沸腾区域内,过冷度的高低对沸腾曲线的变化影响不大。随着水、乙醇以及的过冷度增加,临界热流密度也跟着增加。对于过冷的水、乙醇以及谥椭骨诘呐缌鞣腾而言,在团缌髁魉僖约芭缌髦本吨浯嬖谝桓龉叵凳健M过对实验数据的分析,分别对过冷的水、乙醇以及玫搅艘个团缌髁魉僖约芭缌髦本吨涞木楣叵凳健U庑┚楣叵式可以很好地预示过冷的水、乙醇以及喷流沸腾的临界热流密度。面上滞止区内饱和以及过冷水的喷流进行了实验研究。研究得到了如下结论:对亲水表面上滞止区内饱和以及过冷水的喷流而言,在充分发展核态沸腾之前,大过冷度可以增加换热系数、延迟沸腾初大大延迟强制对流传热区域,阻止初始沸腾的发生。通过对实验数汉=煌ㄈ搜Р㊣:学位论文
在以上实验研究的基础之上,本文还通过理论分析,建立了一误差范围之内,该关系式基本符合饱和水喷流实验条件下的实验数个理论模型。通过对理论模型中控制方程的求解和传统金属面上实验数据相结合的方法,得到了任意固液接触角的传热面上饱和水喷流沸腾氖到猓永砺凵辖沂玖酥椭骨诒ズ退缌鞣刑诘临界热流密度与喷流流速、喷流直径以及固液接触角这三者之间的关系。文中还将数值计算的结果和实验数据以及根据实验得到的半经验半理论关系式进行了对比,在一定的误差范围之内,计算得到的结果基本上符合饱和水喷流实验条件下的实验数据以及根据实验得到的半经验半理论关系式。对数值计算得到的结果进行了整理,得到了饱和水喷流沸腾肱缌髁魉佟⑴缌髦本兑约肮桃航哟ソ侨咧涞墓叵凳剑将该关系式与饱和水喷流实验条件下的实验数据进行了对比。在一定的误差范围之内,该关系式基本符合饱和水喷流实验条件下的实验数据。根据数值计算的结果对饱和水喷流沸腾笛橹械玫降陌刖验半理论关系式进行了改进,考虑了固液接触角的影响,并将改进的关系式与饱和水喷流沸腾氖笛槭萁辛吮冉稀T谝欢ǖ据。关键词