文档介绍：
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第
卷第
期工程热物理学报
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年
月
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短脉冲激光作用下丙酮液池
沸腾现象的瞬态观测
金仁喜‘刘登赢“华顺芳‘张正芳“张长梅
海军工程大学动力学院, 湖北武汉
中国科学院工程热物理研究所, 北京
。
摘要本文对短脉冲激光作用下试件表面的温度变化和丙酮液体汽泡行为进行了瞬态观测, 研
。
究了激光参数和细小金属颗粒等因素对丙酮液体沸腾行为的影响结果表明
激光参数中, 脉宽是
影响温度曲线和汽泡行为的主要因素, 随着激光脉宽增大, 大汽泡的长大时间和脱离直径减小
汽
泡长大速度与常规沸腾时的完全不同, 没有出现等温生长阶段, 在激光脉冲后很长时间内汽泡长大
。
速度快速增大
试件表面覆盖细小金属颗粒后, 沸腾过程变得非常剧烈
关键词短脉冲激光
丙酮液池沸腾
瞬态观测
一一一
中图分类号
文献标识码
文章编号
前言
超急速沸腾是指液体在极短时间内即达到较高温度条件下的沸腾, 其温升率达
”
。, 。
或更高随着高新科技的发展超急速沸腾已成为国际传热界研究的热点超急
速沸腾发生在很多场合, 例如
原子核反应堆的沸腾传热
喷墨打印机的墨汁在短时间
电脉冲加热下的沸腾
金属高温淬火时的沸腾
超导发电机、高速磁悬浮列车等装置中
的超导线圈在周期性短时热冲击下的热稳定性问题
医学上局部生物组织的激光手术
、、。
高温液体
金属熔液等
低温液体
液氦液氮等
的泄漏和失压时的爆炸沸腾等等超
。
急速沸腾的极高温升率使其表现出许多与常规沸腾不同的特性
卜
基于经典热力学上
的稳态沸腾理论已无法圆满解释。所以, 超急速沸腾在高新技术领域有广阔的前景, 在
学术和工程应用上都有重大意义, 是新兴的前沿课题。
目前, 对于超急速沸腾的传热机理远未达到共识, 也谈不上建立完善的系统的理论,
国内关于超急速沸腾的研究更少有报道。本文采用短脉冲激光加热浸没在丙酮液体里的
。
铂金属薄膜的方法, 对金属薄膜表面的温度变化规律和丙酮液体的汽泡行为进行研究
实验方法及实验设备
采用短脉冲激光加热浸没在丙酮液体里金属薄膜的方法, 研究瞬态、高温升率下丙
。
酮液体的沸腾行为试验件本体是直径为
的石英玻璃圆柱, 在其一个端面上镀
拼
厚的铂金属, 铂膜镀层既是受热元件又是测量元件。在铂膜镀层直径方向上引出两
, 。,
根银线用以测量铂膜镀层的电压值铂膜镀层直径大约为其厚度的
倍可认为是
。, ,
二维平板经数值模拟计算其厚度上的温差不超过士
“
整个铂膜温度可认为与其
。
表面上的温度相同采用如此小的试件是为了保证低激光能量输入下即可达到很高的温
收稿日期
一
一
一
“”一一
基金项目中国科学院九五基础研究重大资助项目
作者简介
金仁喜
一
, 男, 浙江磐安人, 博士生, 现主要从事超急速条件下的沸腾研究
工程热物理学报
卷
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升率本实验