EHD强化沸腾传热国内外研究现状
时间:2017-02-22 12:34 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 早在二十世纪初，国外学者就致力于EHD强化传热方面的研究，发展至今已取得很多成果，但多集中在英、美、日等经济发达国家，加拿大、韩国、法国、澳大利亚和阿根廷也有少量的研究报道。而国内对该领域的研究起步较晚，只是在进入九十年代后才开始从事此方面的研究，且具备一定研究基础的课题组很少。5956 Chubb早在1916年就发现EHD能强化沸腾传热，可将水的蒸发速度提高3倍。但此后并未受到重视，直到1960年Bochirol等人首次发表了EHD强化沸腾换热的定量结果，之后30年来国外不少学者进行了EHD强化沸腾传热试验和理论的基础研究。特别是近10多年来，由于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，加上EHD强化换热的一系列优点，促使此项研究有了较大发展，取得了不少成果。从研究方式和手段上看，除了对其机理和理论研究外，很大一部分工作是试验研究。正是这些实验研究，对揭示EHD强化沸腾传热的机理打下了一个良好的基础，同时也为这一技术的实际应用提供了依据。 50至70年代中期，EHD强化传热研究多数集中在单相对流换热方面，包括对单相气体和液体的研究。对于气体，主要研究了水平或垂直放置的平板和管内的强化换热，采用的电极形式为针状或线状电极，工质多数为空气，也有少数学者对氮气、二氧化碳及惰性气体进行了研究。研究结果表明，不同试验条件下，其强化换热系数可达2~12，并对其强化原因给出如下解释：在强电场作用下，电极附近的气体分子发生电离，大量离子运动产生的电晕风对平板或管壁附近的气体运动产生很大的扰动，从而大大地加强了气体与壁面间的对流换热。Velcoff于试验中发现，只有当电场强度超过一定的程度并使得产生的电晕风速度与空气速度为同一量级时，才有明显的强化作用。因此，对于较高风速就需要很强的电场，这将引起附属设备的复杂化。对于单相液体，工质多数为电介质，如变压器油等，其强化换热系数可达1~8.4。早期的研究多以试验观测和现象描述为主，Schmidt通过对试验现象的观测，指出电对流是强化单相液体换热的主要原因。发展至60年代，已有学者对单相液体强化换热机理进行了较深入的研究，并取得了一系列重要成果。1962年，Bonjour对Ahsmann提出的电影响参数作进一步修正，其结果与试验数据吻合得较好。此外，提出了流体电导率分布不均匀所产生的自由电荷的电泳力会影响换热，并首次对电荷松驰时间进行分析。之后的数年中，有越来越多的学者做了大量的试验研究及理论分析工作。尤其是Turnbull于68、69年期间发表了近9篇文章，对电场引起的电对流现象进行了较全面的分析，他指出直流电场作用下，自由电荷所引起的电泳力对换热的强化起主导作用，提出了新的电影响参数表达式，为EHD强化单相对流换热研究作出了很大贡献。这期间，也有一些学者做了有关熔解、凝固和升华、凝结等方面的研究，但成果颇为有限。 与此同时，EHD强化沸腾换热的研究也在开展。首次EHD强化池沸腾的定量结果发表在1960年，是由法国学者Bochirol等人完成。试验中采用线状电极、铂丝通电加热，施加50Hz交流电。观察到的主要现象为：核态沸腾的汽化核心数目减少；膜态沸腾的蒸汽膜不稳定；核态沸腾到膜态沸腾的之间的过渡沸腾过程消失。且采用了不同工质，其强化效果有所差异，由高到低依次为半导体（如纯水，丙酮等）、极性电介质、非极性电介质，其中半导体所需电压较低，该工作推动了EHD强化沸腾换热的进一步展开。在此后的二十多年间，EHD强化沸腾换热的研究逐渐活跃起来，且多偏重于考察核态沸腾到膜态沸腾的转变。这一阶段做了大量的考察性试验，并对其传热效果进行了定性分析，尽管许多试验都是零散的，但对探讨EHD强化沸腾换热的影响规律奠定了基础。研究结果表明，电场可以使核态沸腾延迟发生，但对充分发展的池内核沸腾却没有明显的影响。此外，电场可极大地提高临界热流密度，还有利于减少和消除有机介质的沸腾热滞后现象。 (责任编辑：qin) |