R123工质作用下电场对气泡的作用(3)
时间:2019-08-18 15:17 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.4.1 基础性研究 即对沸腾换热EHD强化的实验与理论结合研究。到目前为止，对EHD强化换热的研究工作主要集中在观察实验现象分析实验结果上，而对于实验与理论的结合工作做得不够，甚至可以说是相互脱节。因此。今后工作重点之一就是加强实验与理论分析相互结合的研究。建立描述电场作用下沸腾换热的理论模型。由于 EHD沸腾换热过程中电水动力学的复杂性，对于一给定换热表面和电极对，预测强化换热的程度需要长期探索。对于复杂换热表面，决定非均匀电场的大小是一个主要问题，汽泡脱离运动学也无法预测，所以，还需要做一些基础性研究工作，对于一给定类型换热器，确定其最优的换热表面和电极对。 1.4.2 实用性研究 （1） 电极几何结构的优化 在给定的电压下，不同形状数量直径的电极及其布置方式都会产生不同的电场分布，从而对换热系数产生不同的影响。因此，可以通过改变电极布置方式来改变电场均匀性，诸多学者对此进行了实验研究，但并没有进行真正的优化。我们可以运用有限元方法分析需多大的力使液体脱离换热面而移向电极，由此来决定最佳的电极布置方式和电极形状，获得最好的强化效果以达到优化电极目的。 （2） 改善实验条件 虽然EHD强化换热实验研究比较成熟，但是由于其机理的复杂性，影响因素也很多。所以，一方面各实验条件相差很远，给实验结果分析与类比带来很多困难；另一方面，实验条件很难运用于实际工程应用中，现有的实验数据难以覆盖工程应用的不同条件。因此，今后应该加强实验条件的改善，尽量缩小与实际应用的距离。 不同工质的研究 一方面，为适应当前国际社会CFC替代的趋势，可以进行CFC替代物实验研究；另一方面，现在空调热泵等制冷系统中通常采用的都是非共沸混合工质，而非共沸混合工质的相变传热（沸腾传热和凝结传热）系数明显下降，所以对混合工质组分及比例的EHD强化研究在工程实际中更具意义。但是，迄今为止，虽然有些学者对混合工质进行了少量的实验探索，而所用的工质并不是真正意义上的混合制冷剂，且仅有的实验结果并未真正揭示EHD对混合工质的强化规律。 1.5 EHD 强化传热的基本方程 EHD 强化传热，除了涉及到传统的流场和温度场之间的相互作用外，还涉及到电场，因此，它是一个复杂场（或复合场）的多场综合效果。实际上，在该问题中，流体在电场中包含带电粒子、极性分子、非极性分子等，这些组分在电场中的受力情况各不相同，受力以后产生的运动又相互作用，一方面，流体中的温度梯度使流体的导电系数发生变化，从而产生空间电荷，即温度场影响了电场；反过来空间电荷在电场中的运动以及电场力又影响了流场；电场和流场的相互作用又影响了温度场及传热效果。因此，EHD 强化换热的机理非常复杂，多年来，国内外学者为探索 EHD 强化传热的机理作了不懈的努力，也取得不少进展。 EHD 强化传热过程的完整描述需要从流场、温度场和电场三方面着手，而且要考虑它们之间的相互耦合作用。Panofsk 根据电磁学理论，给出了电场中流体所受电场体积力的一般表达式： f_e=qE-1/2 E^2 ∇ε+1/2 ∇[E^2 (∂ε/∂ρ)_r ρ] （1-1） 式（1-1）中右侧第一项为电场施加于介质中自由电荷上的力，称为电泳力（Electrophoretic Force）或库仑力，该力的方向取决于自由电荷的极性和电场的方向；第二项表示由于介电常数ε的空间变化而产生的施加于介质上的力，称为介电电泳力（Dielectrophoretic Force）；第三项表示由于介电常数的随介质密度ρ的变化而产生的施加于介质上的力，称电致收缩力（Electrostrictive Force）。 (责任编辑：qin) |