水基磁性流体池沸腾传热强化的实验研究

通过水和水基磁性流体池沸腾传热的对比实验,确定了水基磁性流体强化沸腾传热的效果,并进行了机理分析。实验结果显示,热流密度相同时,水基磁性流体的沸腾换热系数比水至少增强2倍,施加磁场可进一步强化沸腾传热,增强倍数可超过5倍。通过分析磁场对磁性流体中沸腾汽泡的影响,认为施加磁场有使汽泡脱离直径减小,生长速度加快和脱离频率增加的作用。     

水基磁性流体竖直加热棒下的池沸腾传热实验研究

研究了磁性微粒浓度、外加磁场对水基磁性流体在竖直加热棒加热情况下的沸腾传热影响;实验结果显示,磁性微粒浓度和外加磁场对磁性流体的沸腾换热有很大影响：对于中低浓度的磁性流体,存在一个最优的磁粒浓度,在该浓度下沸腾传热的强化效果最显著,施加磁场时,该结论仍然成立。施加磁场能强化磁性流体的沸腾传热。     

竖直环形通道内过渡沸腾传热实验研究

用热块技术对低压、低质量流速下垂直环形通道中水的过渡沸腾传热进行实验研究，实验范围是：压力Ｐ＝２．５－１０．９ｂａｒ，质量流速Ｇ＝７４．２－２２３．９ｋｇ／ｍ２ｓ，进口过冷度△Ｔｓｕｂ＝５．５－３２．４℃。用一维和二维模型对实验数据分析处理，得到许多不同工况下的过渡沸腾曲线，并对影响过渡沸腾传热的主要因素进行了分析。实验发现，管壁的热流密度值在过渡沸腾区域有较大波动，表明过渡沸腾这种传热方式所固有的不稳定性。得到了一个预测过渡沸腾传热的公式，并和其他关系式进行了比较。     

高压工况下管内垂直向上流动沸腾CHF机理模型研究

针对高压工况下偏离泡核沸腾（DNB）型临界热流密度（CHF）的特点,重新构建了Weisman & Pei模型的本构关系式;针对高压工况下干涸（Dry-out）型CHF,比较分析了Kataoka、Celata以及Hewitt?3个沉积率和夹带率计算关系式的结果。基于以上两类改进的CHF模型,建立了一个适用于高压工况的、结合DNB型和Dry-out型沸腾临界机理的CHF模型。采用高压工况下管内垂直向上流动沸腾CHF实验数据对建立的CHF机理模型进行了验证,分析了热工参数和几何参数的趋势效应。      

纳米流体对倾斜朝下加热面沸腾换热特性的影响

本文通过在工质中加热不同纳米颗粒进行倾斜朝下表面的池沸腾实验来研究纳米材料改善沸腾传热的特性。常压下,倾斜角为0°、15°、30°时,在去离子水,体积浓度为0.01%、0.02%、0.05%的Al2O3纳米流体,体积浓度为0.001%、0.005%、0.01%的Cu-20纳米流体,体积浓度为0.01%的Cu-100纳米流体的工况下进行池沸腾试验。同时利用高速摄像设备对气泡的运动进行图像采集,结合试验结果对纳米流体影响沸腾传热的特性进行研究。研究表明:相较于去离子水,Al2O3纳米流体的换热系数增加了23.1%,而Cu-20纳米流体的换热系数增加了42.5%,Cu-100纳米流体的换热系数增加了92.9%;对于Cu-20纳米流体,体积浓度变大,换热系数增加。     

基于低压过冷流动沸腾临界热流密度数据评价各种公式、模型及95 CHF表

以低压过冷流动沸腾的临界热流密度 (CHF)的实验数据为基础 ,对典型的CHF计算公式、模型及 95CHF表作了评价。所用数据共 2 37点 ,范围如下 :压力 0 1 3～ 1 92MPa;速度 1 4 7～2 2 32m/s;出口过冷度 6 2～ 1 0 8 7K ;加热长度 2 5 5～ 40 0mm ;管径 5 1 7～ 1 6 0mm。     

高压工况下圆管内垂直向上流动沸腾CHF关系式比较研究

基于15?MPa至临界压力的圆管内垂直向上流动沸腾临界热流密度（CHF）实验数据，筛选出Katto、Bowring、Hall-Mudawar、Alekseev关系式以及CHF查询表（LUT-2006）进行比较研究，通过对预测值与实验值的误差分析，评价了各个关系式的适用性，得到了15?MPa至临界压力区间内CHF随压力的变化趋势。本研究对高压工况（≥15 MPa），尤其是接近临界区域的CHF预测具有指导意义。      

HFE-7100工质稳态临界沸腾传热实验研究

池沸腾临界热通量是沸腾相变传热的重要参数,决定了相变换热器件的推广应用。表面粗糙度和饱和压力对沸腾传热边界层分布、表面铺展润湿及工质动力学特性具有重要影响,进而对临界热通量作用显著。本文对HFE-7100工质在4种不同粗糙度的铜基表面（0.019、0.205、0.311和0.587 μm）条件及在不同饱和压力（0.07、0.10、0.15及0.20 MPa）工况下的池沸腾稳态临界状态下的传热及可视化实验进行了研究。对表面粗糙度及饱和压力对稳态临界沸腾的影响机制进行了分析,并考察了临界热通量预测模型对临界热通量的预测准确性。可视化研究表明,临界状态下的沸腾气液两相工质由小气泡、大气泡、气柱及蘑菇状气团组成,而在过渡状态下,沸腾表面会形成非平滑气膜,并不断分离出气泡。同时传热数据表明,表面粗糙度及饱和压力的增加能使表面临界热通量得到提升。相比而言,Bailey等建立的临界热通量预测模型能相对准确地预测HFE-7100工质沸腾临界热通量数据。为进一步提升预测准确度,建立了临界热通量无因次参数K预测经验关联式,其预测值与本实验及文献实验数据吻合较好。     

微细化沸腾传热实验研究

气泡微细化沸腾是沸腾到达某个临界热负荷后,加热面温度升高不大,与该临界热负荷相比,热流密度大幅提高的沸腾现象。本文在设计完成一可视化实验装置的基础上,通过高速摄影仪观察并结合采集的壁温数据,对常压下直径为10 mm铜加热面上的池式气泡微细化沸腾现象进行了研究,并讨论了液体过冷度对其的影响。实验发现,气泡微细化沸腾状态下,加热面上生成1层极其不稳定的气膜,气液交界面上不停地有大量微小气泡生成并以极高速度射入过冷液体中。随加热面热流密度的增大,气膜厚度波动周期缩短,气膜最大厚度减小,所生成微小气泡的直径也明显减小。实验中获得的最高热流密度达9 MW/m²。     

液钠沸腾两相流流型与临界热流密度(CHF)机理实验研究

通过大量的液态金属钠临界热流密度 (CHF)的实验研究 ,结合液钠两相传热流动特性及液钠的物性特点 ,分析了起始沸腾流型 ,泡状流 ,块状流 ,环状流和双向环状流的热工水力特性 ;并从实验结果出发 ,深入分析了液钠发生临界热流密度时的气泡爆炸和液膜撕裂或局部蒸干的两种传热恶化机理     

Critical Heat Flux and Near-Wall Boiling Behaviors in Saturated and Subcooled Pool Boiling on Vertical and Inclined Surfaces

The mechanism of the critical heat flux (CHF) where the departure from nucleate boiling (DNB)-type boiling transition takes place has not been fully elucidated. In this paper, we examine the trigger mechanism of the CHF for saturated and subcooled pool boiling on vertical and inclined surfaces based on measurements of the liquid-vapor behaviors near heating surfaces by using a conductance probe. The angle of inclination was varied from 90° (vertical) to 170° (facing almost horizontally downwards). The probe signals and the void fraction distributions showed that a liquid layer remains beneath the vapor masses moving upward along the heating surface at high heat fluxes near the CHF. The thickness of the liquid layer was determined from the location where the probe signals corresponding to the vapor masses disappeared. The thickness of the liquid layer formed on the vertical surface increased with increasing degree of subcooling, which may be the cause of the increases in CHF with increasing degree of subcooling. The measurements of saturated boiling on the inclined surface confirmed that the orientation of the heating surface greatly affects the period it takes for vapor masses to pass, but it negligibly affects the liquid layer thickness. This suggests that the decrease in CHF with increasing angle of inclination is primarily caused by the lengthening of the duration of vapor mass passage.     

DNB后过渡沸腾传热计算模型

提出过渡沸腾传热的物理模型,建立相应的数学模型,对偏离泡核沸腾(DNB)后过渡沸腾的传热特性进行分析。根据实验数据确定关系式中的系数,得到DNB后过渡沸腾传热计算模型。将提出的理论计算模型与现有不同工况范围内取得的实验数据及已有计算模型进行比较分析,并对计算偏差进行统计计算。结果表明,本文模型计算值与现有实验数据符合良好;相对于已有计算模型,模型具有良好的适用性。     

倾斜窄长套管内自然对流沸腾临界热流密度的实验研究

用实验方法对浸没在饱和液体中的倾斜窄长加热套管内的自然对流沸腾临界热流密度进行了实验研究,考察了套管间隙、管长、倾斜角和工质对临界热流密度的影响,并考虑了倾斜角对重力的影响,对用于预测垂直套管内自然对流沸腾临界热流密度的半理论半经验公式进行了修正。修正后的公式能较好地预测本实验和他人实验的结果。     

平板滞止区过冷水喷流沸腾临界热流密度实验研究

对高温平板滞止区内过冷水圆形喷流冲击沸腾的临界热流密度进行了系统的稳态实验研究。考察了水过冷度、流速、喷流直径等流动条件对喷流沸腾临界热流密度的影响。建立了一个预示临界热流密度的经验型方程。研究结果证明,过冷水喷流冲击沸腾的临界热流密度取决于过冷度、滞止冲击速度及喷流直径、过冷度的影响尤为强烈。经验式能较好的预示本实验和他人结果。