高等傳熱學(xué)論文-傳熱學(xué)的應(yīng)用及最新進(jìn)展—多相表面的沸騰換熱(編輯修改稿)
2025-07-13 12:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的影響 圖 1異氣介入強(qiáng)化傳熱示意圖 3 當(dāng)換熱面為水平平板且由上向下放熱時(shí) ,由于汽泡不易從換熱面上散出 ,因而傳熱系數(shù)低于換熱面由下向上放熱的情況。對(duì)水平放置的管束 ,由于上升的蒸汽在上部流速較大 ,引起了附加擾動(dòng) ,因而位于其上部管子的傳熱系數(shù)比下部管子的傳熱系數(shù)高。此外 ,換熱面和容器的幾何形狀 ,對(duì)汽泡運(yùn)動(dòng)和沸騰傳熱均有影響。 通過積累 ,人們開始認(rèn)識(shí)到強(qiáng)化傳熱表面的設(shè)計(jì)應(yīng)從三個(gè)方面著眼 :第一是增加汽化核心的數(shù)量 ,并提高這些汽化核心在整個(gè)沸騰過程中的穩(wěn)定性 。三 .是在不增加基體表面積的前提下 ,增加受熱表面的被潤濕面積 ,即相當(dāng)于增加傳熱面積 。三是改進(jìn)傳熱機(jī)制 ,提高它們的效果。同時(shí) ,還必須考慮是否易于大規(guī)模生產(chǎn)和制造成本等問題。現(xiàn)有的池沸騰傳熱強(qiáng)化方法主要從增加汽化核心數(shù)和提高汽泡脫離頻率兩方面來強(qiáng)化沸騰傳熱過程。研究的方法主要有表面粗糙法、表面特殊處理法、擴(kuò)展表面法、添加劑法、機(jī)械攪拌法、振動(dòng)法、靜電場法和抽壓法等。 圖 2 顯示了氣 液 固三相表面屬性對(duì)沸騰傳熱的影響，氣泡核心的相變過程十分復(fù)雜，主要性能決定因素與固液界面的瞬態(tài)行為有關(guān)，在氣泡動(dòng)力學(xué)中，除了表面張力，切應(yīng)力在氣液界面和粘性交互過程中也扮演著重要角色。 [3] 沸騰表面的凹坑，是產(chǎn)生氣泡的核心。 隨凹坑的增多， 沸騰換熱會(huì)有所加強(qiáng)。在這些表面中 ,微結(jié)構(gòu)化表面強(qiáng)化傳熱能力最顯著 ,經(jīng)濟(jì)效益最高 ,因而也最受關(guān)注。擁有微結(jié)構(gòu)化表面的換熱管己經(jīng)有較為廣泛的工業(yè)應(yīng)用。微表面如圖 3 所示。其中：高通量” (HighFlux)表面由直徑 10~100的金屬顆粒經(jīng)燒結(jié)工藝形成；多孔表面。多孔層厚度為 25mm左右 ,孔隙率為 50~65%； .“ ThermoexcelE”表面。在翅片管的基礎(chǔ)上加工而來 ,形成內(nèi)凹形孔穴與互聯(lián)通的通道 ,孔徑約 100 μm； TurboB表面，對(duì)翅片 管的翅片進(jìn)行滾壓 ,形成內(nèi)凹形孔穴； GewaT表面，類似 TurboB表面 ,由德國的 Wieland公司生產(chǎn)。 圖 2 氣 液 固三相表面屬性對(duì)沸 騰傳熱的影響 4 圖 3 （ a）高通量表面（ b） ThermoexcelE表面 （ c） TurboB表面（ d） GewaT表面 （ e） GewaTX表面（ f） GewaTXY表面 2 新型強(qiáng)化沸騰傳熱技術(shù)（ EHD） 電水動(dòng)力學(xué) (Electrohydrodynamic,簡稱 EHD)強(qiáng)化換熱是指在換熱表面的流體中施加一電場 ,利用電場 流場和溫度場之間的相互作用達(dá)到強(qiáng)化傳熱效果的一門新型傳熱強(qiáng)化技術(shù) .早在 1916年 Chubb[5]就發(fā)現(xiàn) EHD對(duì)傳熱有強(qiáng)化效果 ,但是對(duì) EHD強(qiáng)化換熱的定量分析研究從 60 年代才開始 . 80 年代以前 EHD 技術(shù)主要針對(duì)膜態(tài)沸騰換熱進(jìn)行了研究 , 以期望提高核態(tài)沸騰的極限熱流密度 . 90 年代以后 ,EHD 技術(shù)得到迅速發(fā)展 ,在這段時(shí)間里 ,它主要針對(duì)管外強(qiáng)化池沸騰進(jìn)行了研究。到目前為止 ,分析 EHD 強(qiáng)化傳熱的機(jī)理 ,往往從流體所受的電場力著手。在電
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