垂直狹縫流道內(nèi)單相和兩相換熱實驗及分析模型.pdf

1、窄縫通道具有結(jié)構(gòu)緊湊、換熱溫差低等優(yōu)點，因此該無源強化傳熱技術(shù)被廣泛應(yīng)用在微電子、低溫制冷、化工及其航空航天等領(lǐng)域。近年來，窄流道內(nèi)單相及兩相流動的熱工水力特性及其機理的研究受到廣泛關(guān)注。對于狹縫通道內(nèi)換熱研究，國內(nèi)外研究者主要針對環(huán)形狹縫、低潛熱工質(zhì)，同時理論研究也比較少見。 本文以水為工質(zhì)，對不同狹縫間隙窄通道試驗段內(nèi)的單相強迫對流換熱、兩相沸騰換熱進行了實驗研究，同時對兩相環(huán)狀流區(qū)建立了沸騰傳熱模型，模型預(yù)測值同本文實驗關(guān)

2、聯(lián)式進行了比較。實驗結(jié)果表明：單相強制對流換熱實驗中，豎直矩形狹縫通道內(nèi)單相換熱特性與普通圓管有較大區(qū)別，常用的紊流對流換熱Dittus-Boelter關(guān)系式不能用于窄縫通道內(nèi)換熱計算。在實驗參數(shù)范圍內(nèi)，將實驗值擬合得到半經(jīng)驗關(guān)系式： ，同實驗值相比較，平均相對誤差在11.1％以內(nèi)。另外，單相強制對流實驗中發(fā)現(xiàn)：單面加熱和雙面加熱的換熱特性并不一樣。單面加熱時，平均換熱系數(shù)隨熱流密度的增大而增大，隨質(zhì)量流速的增大而減??；雙面加熱時，平均

3、換熱系數(shù)并不隨熱流密度或質(zhì)量流速單一因素單調(diào)變化而呈現(xiàn)單調(diào)性，這可以歸結(jié)為受雙面加熱時熱邊界層的相互制約作用的影響。兩相流動沸騰換熱實驗中，在實驗參數(shù)范圍內(nèi)，飽和沸騰換熱系數(shù)隨窄縫寬度，入口壓力的增大而減小，隨質(zhì)量流速，熱流密度和干度的增加而增大。矩形窄縫中飽和流動沸騰與大通道有顯著不同。利用實驗參數(shù)，進行多元線形回歸后擬合出實驗關(guān)系式： ，其計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)平均相對誤差在±12％之內(nèi)。 本論文首次對矩形豎直狹縫有液滴卷吸時環(huán)

4、狀流階段建立了沸騰換熱分析模型，對液膜厚度、液膜內(nèi)溫度和速度分布、沸騰換熱系數(shù)進行了計算。結(jié)果表明：矩形狹縫通道內(nèi)的液膜厚度隨干度、質(zhì)量流速增加而減?。浑S流道間隙的增加而增厚，液膜溫度梯度隨熱流密度增加而增大；液膜速度梯度在流向方向上是增大的；汽液滑速比隨質(zhì)量流速的增大而增大；在狹縫間隙、質(zhì)量流速和加熱熱流密度不變的情況下，相同質(zhì)量含汽率時，隨著入口壓力的升高，液膜的平均流速將減小。將模型預(yù)測值同本實驗數(shù)據(jù)擬合得到的關(guān)系式計算值相比較，