R134a工质作用下电场对气泡的作用研究+ANSYS模拟(8)
时间:2016-12-18 10:28 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
2.2 EHD强化传热的优势 同其他强化传热技术相比较，EHD强化传热具有以下优点： 1．方便性。通过对电场强度的控制来实现对强化效果的控制。即易于控制热流和温度在任何传热表面，特别是需要控制局部温度和局部热流的应用场合，只需控制电压就可达到迅速控制热流和温度的目的。 2．设备简单。仅需一台电压转换装置及附加的电极。 3．用于某些特殊场合。例如，在航天设备中。由于没有重力，沸腾传热中产生的气泡不易脱离传热表面，从而引起传热恶化甚至导致事故。 4.应用范围广。从传热方式上看，适合于单相流动和多相流动：从工质的角度上看，它不但可应用于气体、油等绝缘流体，而且可以应用于弱导电甚至强导电的流体，特别适用于近几年开始大量使用的ＣＦＣ替代物。 5.耗能少。一般来说，流场内电场的总电压相当高（一般在20kv以上），但电流却很小，相对于传热量，其电功率的消耗可忽略不计。对于一般换热面积的换热器消耗功率也只有几瓦到几十瓦。例如在文献中采用电场强化冰箱冷凝器的换热，测试结果表明：冷凝器外表面对流换热系数提高了1.2～4.9倍，冰箱每昼夜节电18%～36%，而电场附属设备成本为冰箱造价的4%～6%，消耗电功率也只有0.5～2.7W。由此可见，这种强化传热方法为冰箱所带来的节能效果是明显的，同时也提高了冰箱的运行经济性。 6．强化传热效果显著。根据试验结果，对单相对流传热，当利用外加电场射流方法时，其传热系数最大可以增加100倍；对凝结传热，其传热系数可增加6倍左右；对沸腾传热，其传热系数最大可增加约50倍。且对于小温差传热强化作用尤为明显。 从工程实际应用的角度来讲，EHD强化传热技术具有其独特的优越性和良好的应用前景，一方面电场强化传热技术可减轻换热器重量，减小换热器尺寸，节省材料，降低换热器和附属设备的投资成本；另一方面可降低工质与传热面间的温差，从而提高热力设备的整体效率。从对新能源的开发利用角度来讲，如：海洋能、地热能和太阳能的利用，由于传热温差很小，因而效率较低，而EHD强化传热技术恰恰对小温差传热的强化作用非常明显。因此，该技术可成为暧通空调、化工、冶金、能源、航天等领域的一门具有发展前途的强化传热新技术，对该技术的研究和开发将对节约能源、缓解能源紧张、保证国民经济持续发展将具有重要的现实意义和社会意义。 2.3电场在R134a工质作用下气泡的行为变化 在EHD强化沸腾换热中，汽泡的行为发生改变，这是影响其沸腾换热效果的主要因素。因此，一些学者对电场作用下汽泡的形状、长大、破碎和上升等行为进行了研究，其研究方法主要分为鼓泡法和直接加热产生汽泡法。鼓泡法是研究无相变（即均热）时汽泡行为的一种方法，即是在试验装置的底部安装一个气针或开一个气孔进行鼓泡。直接加热产生汽泡是在试验设备的壁面加热，使壁面的液体达到其饱和温度发生相变而产生蒸汽泡，这一过程涉及到界面的传热和传质行为，而电场的介入，使蒸汽泡的行为研究变得更加复杂。因此，目前针对电场下汽泡行为的研究多采用鼓泡法。 1. 汽泡的大小和形状 无电场时，对于在饱和液体中上升的汽泡，其体积都要增加30%左右。此时，大汽泡会从球形变成一个相对于垂直扩展的扁平的椭球；而小汽泡在上升时仍然保持球形不变。而电场作用下，附着于壁面上的稳态的汽泡会沿电场方向拉长，变为扁长形状，且变形量随场强的增加而增加。 (责任编辑：qin) |