R134a工质作用下电场对气泡的作用研究+ANSYS模拟(4)
时间:2016-12-18 10:28 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
在经历了上述二十多年的发展之后，从80年代中期开始，EHD强化沸腾传热进入新的发展阶段。90年代，随着余热利用、暖通空调、海洋能和地热能开发中对小温差传热的要求，EHD强化沸腾传热得到了空前的重视和迅猛的发展。近些年来发表的EHD强化沸腾传热论文占1916年来所发表的相关论文总数的70%以上。在此阶段内，研究人员开始由单个的试验研究转向各种因素对EHD强化沸腾传热的影响规律和EHD强化沸腾传热的机理的研究[29]。1990年，Cooper[9]提出了EHD强化核态沸腾模型，Pascual[10]于试验中验证了此模型的有效性，并指出该模型对于均匀和非均匀电场都是适用的。国内于90年代中期，在上海理工大学和上海交通大学等单位也开始了此方面的研究工作。 从以上EHD的发展历程可以看出，该技术经历了从强化单相对流换热发展到强化两相换热，尤其是对EHD强化两相沸腾换热的研究已越来越受到重视。从研究目的上看，对EHD强化传热技术的研究经历了初始的仅考察其传热效果到揭示其机理和理论上来。从研究方法和手段上看，其研究由当初的考察性试验、定性分析转到了试验与理论分析相结合，而且发展到采用数值求解。但由于EHD强化传热过程中电水动力学的复杂性，特别是在沸腾换热方面，各种力和相关参数之间的影响相当复杂，因此，还有许多问题值得探索。 1.3 EHD强化沸腾换热的研究现状 EHD强化沸腾换热效果同多种因素有关，其中主要影响因素有电场特性、工质性质和热流密度。 1.3.1电场特性对EHD强化沸腾换热的影响 电场的影响主要包括三个方面：一是指电场方向（在某些情况下也指所施加的电场的极性）；二是指电场的分布，即电场强度的均匀性和非均匀性分布：三是指电场强度。就电场方向和电场分布对ＥＮＤ强化传热的影响进行了讨论。电场特性主要包括场强的大小、极性和电场分布的均匀性，这些特性对EHD强化效果均有不同的影响。 (1)电场方向的影响 一般来说，汽泡越容易脱离传热表面，则沸腾传熟的效果越好。但是在Karayiannis和李瑞阳、州等人的实验研究中，得到了不同的结论。在他们进行的实验中，气泡是被压制在换热表面的，按传统观念来说，应该是不利于传热的，但结果却不是那样，实验证明，电场的作用使沸腾传热大大强化了，其强化系数最高可达10左右。Ogata研究了电场极性对汽泡运动的影响。试验中在不加热（即均熟）条件下外加正电压，则汽泡被压制在电场较弱的电极上，外加负电压则汽泡不被压制。而在加热条件下无论外加正电压还是负电压，汽泡都被压制在电场较弱的电极即换热表面上，而且换热表面汽泡数目比均热条件下多很多。Ogata对其原因进行了分析，他认为，当上面电极为正时，过热边界层中就会产生负电荷，而当上面电极为负时，就会产生正电荷，而且过热层的电场强度比饱和层要弱，相比之下，汽相与液相介电常数不同，所以存在介电电泳力作用在汽泡上。由于占：＞％，假定电流大小不变，汽泡就会从强电场区域向弱电场区域移动，相应地，气泡就被压制在换热表面上，无论极性如何，气泡均如此。 (2)电场的交变性和稳定性对沸腾传热的影响 电场的交变性主要指在施加外电场时采用的是交流电，即流体中的电场方向和强度是周期性变化的。而稳定性电场是指施加外电场时采用的是直流电，流体中的电场方向和强度是稳定不变的。中对电场的交变性和稳定性对沸腾传热的影响做了总结，它指出，直流电场无论其均匀与否，除了在低电场强度下否则通常而言都能强化换热，交流电场也能强化换热，但是没有直流电场效果明显。交流电场的换热强化作用受电荷松弛时间ｆ的影响。当交流电的频率，远远大于1/r时，交流电场的麦克斯韦力将减弱甚至消失，在汽液界面上不会形成自由电荷。而对所有其它情况（包括直流电），一般是自由电荷密度起主导作用。故ＥＨＤ强化换热试验一般均采用高压直流电源。虽然近年来的研究大都采用稳定电场，但对交变电场和稳定电场的比较证明，稳定电场对深入探讨电场特性对ＥＨＤ强化传热的影响规律是没有帮助的。 (责任编辑：qin) |