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
两相闭式热虹吸管沸腾换热的研究
陈向群张正芳马同泽
中国科学院工程热物理研究所
摘要
本文通过实验和理论分析研究了两相闭式热虹吸管加热段的换热规律及两相流对加热段
换热的影响
结果表明, 对流换热区换热的强化是加热段有较高的换热系数的主要原因
加热
段长度对加热段的平均换热系数有明显的影响, 较短的加热段有较高的换热系数
引言
两相闭式热虹吸管加热段中的沸腾换热属于有限空间的沸腾换热, 其换热规律与其
它形式的沸腾现象相比有很大的不同
与池沸腾相比, 两相闭式热虹吸管加热段的沸腾
换热系数较高, 而且换热系数随热流密度的变化趋势也较平缓, 这个现象已在很多有关的
文献中得到了证实【‘,
由于对有限空间中沸腾换热机理的研究十分缺乏, 所以正确地
对这些现象进行解释也就相当困难
一般情况下, 两相闭式热虹吸管的加热段内同时
存在有液池段和降膜段, 液膜段的换热规律与液池段又有不同, 为了排除降膜段的影响,
文献
分别测量了液膜和液池段的沸腾换热系数, 结果表明液池段的换热规律仍具
有上述的特点
本文试图以过去的池沸腾和强迫对流沸腾的研究成果为基础, 对两相闭式热虹吸管
加热段的沸腾换热进行实验研究, 分析其中的换热机理及换热强化的原因, 并测量加热段
长度及管径大小对加热段平均换热系数的影响,
换热机理分析
汽泡的产生和脱离的过程是影响沸腾换热的决定因素, 使用激光干涉的方法对汽泡
的观察表明团, 汽泡在脱离加热面时, 在尾流中携带出一定量的热边界层中的过热液体,
其影响范围约是汽泡直径的两倍
同时, 热边界层外温度较低的液体流向壁面, 由于这种
、
抽吸补充的过程使换热得到强化
按照这种机理, 加热壁面可以分成两个部分, 即汽泡
,
脱离影响区和对流换热区加热面的总热流密度等于这两区的热流密度之和
一
式
· 。, 。, 。
十
其中,
与
。分别表示对流换热与核沸腾换热的热流密度
与
分别
。
表示对流换热区的面积与加热面的总面积, 而且,
将随热流密度的增加, 活化穴密度的
增长而减小
有限空间沸腾与池沸腾相比最大的特点就是内部有更为复杂的两相流动,
,
汽泡在上升聚合的过程中对液池有很强的扰动但有一点和池沸腾应该是相似的, 那就
本文曾于
年
月在烟台召开的中国工程热物理学会传热传质学学术会议上宣读
期陈向群等
两相闭式热虹吸管沸腾换热的研究
是加热面也可以分成汽泡脱离影响区和对流换热区, 这是由沸腾的根本特点所决定的
研
究两相流动对这两个区换热的影响是有限空间沸腾换热研究的关键
首先分析影响区内的情况
如前所述, 由于汽泡脱离影响区内的换热机理是汽泡对
热边界层的抽吸作用, 所以影响区内的换热应较少受到外部流动的影响, 这在管内强迫流
动沸腾的实验中得到了证实
和
〔习及
〔
等所进行的受迫流
动沸腾换热实验清楚地表明, 在旺盛沸腾的情况下, 液相流速的大小对换热没有影响