基于可视化观测和红外测温技术的微通道中乙醇蒸发气液相界面特性研究

研究了乙醇在微通道中蒸发时气液相界面(即弯液面)的特性以及弯液面处蒸发的传热过程。实验选取三种不同尺寸的矩形微通道,水力直径为571,762和1454μm,对应的截面长宽比分别为20,20和10。首先通过可视化观测弯液面构型,以及由稳定界面向不稳定界面的转换。同时,运用红外测温技术获取了弯液面处微通道壁面的温度分布。实验研究了不同微通道中液体蒸发率和单位长度接触线上的蒸发率随热流密度的变化趋势。另外,讨论了弯液面处的温度梯度(即热沉效应)及其影响因素,分析了微通道截面形状对蒸发的作用效果。研究表明,弯液面的稳定性随着蒸发率的升高而下降。热沉效应沿弯液面不断变化,蒸发在弯液面两侧更加剧烈,促进了液体内部的热毛细对流。蒸发率随热流密度的升高而升高,相同热流密度下较大微通道中蒸发率较高。在蒸发率较低时可认为热量存储在贴近壁面的过热层内。此外,单位长度接触线蒸发率与微通道截面长宽比有关,长宽比越小,单位长度接触线蒸发率越高。