R113工质作用下电场对气泡的作用(3)
时间:2017-05-18 11:18 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.2 强化沸腾传热技术的研究历程 Chubb早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[4]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。本文综述了国内外EHD强化沸腾换热的文献资料，进行归类叙述和分析，试图在此基础上给出今后在该领域的研究方向和重点。 电水动力学（Electro hydrodynamics，简称EHD)强化沸腾传热属主动强化技术，是一种将电场引入传热学领域，利用电场、流场、热场协同作用达到强化传热的有效新方法。自从1916年Chubb首先发现了电场强化沸腾传热现象，实验中电场可将水蒸发速度提高3倍；这种强化技术受科技水平不高和节能技术需求不足的影响，之后近30年内并未引起人们重视，相关研究进展也很缓慢。直到上世纪70年代能源危机爆发，人们才开始重视电场强化技术。 1987年Allen和Cooper对水平低肋管R114管外沸腾传热进行试验，显示电场强化下换热系数可增加60倍；后期开展的研究内容开始由考察强化效果转向揭示强化机理，目前研究结论普遍认为：电场对传热的强化效果明显，其主要源于电场力对气泡和气液界面的作用，电场力对气泡层产生扰动致传热表面热阻减小；该结论的得出让学者们充分认识到，电场下气泡行为的研究是阐释电场传热强化机理的关键。1993-1998年Ogata、Cho[5]分别对均匀电场下壁面上单个气泡进行了理论与试验研究，结果表明，气泡表面场强呈非均匀分布，使得气泡表面张力不均匀，气泡沿与外施电场平行方向被拉长，气泡接触角变大、脱离直径变小；1998年Karayiannis[6]对电场下单个气泡周围电场特性进行了研究，结果表明，气泡引入使得其两侧场强增加、顶部及与壁面接触底部场强降低，气泡内部场强不为零且增强；2004年国内董伟博士[7]等通过研究得出与上述一致的结论。对均匀电场下单个气泡周围电场分布的研究，当前已有较多研究，结论也基本趋于一致；但是，电场强化传热过程主要表现为非均匀电场下多气泡行为。这些研究学者认为，气泡在换热表面上无论是电场力压制还是被电场力拉伸，都能够使沸腾传热得到强化。但是两者的机理有很大的差别，前者主要是强化沸腾传热的主要机理是：气泡在拉升的作用下很容易客服表面张力从而使气泡从换热面上跃离，气泡的直径减小，但是气泡的脱离频率增大；后者强化的主要机理是由于气泡的变形加速了成长速度，而气泡能够在电场力和浮力的合力作用下沿着换热表面做切向运动。 1.3 EHD强化沸腾换热的研究现状 1.4 强化传热技术分类 按照提高传热系数的方法来分类[10]，沸腾传热强化方法分为主动强化与被动强化，主动强化技术就是需要借助于外部的能量来达到强化传热的目的；被动强化方法主要依靠特殊结构表面或特殊流道结构等方式实现，工程中有着广泛应用；但不足的是，这类方法增加了换热器制造成本和流动阻力(功耗)，存在结构表面随时间老化而丧失强化功能的问题，而且，加工后换热表面易积垢(包括油污)和不易清洗，垢层随时间堆积带来的热阻甚至远远大于不采用强化技术的光管壁面热阻。因此，被动强化方法当前并不能较好满足工业要求，所以现在人们的研究的注意力逐步转移到主动强化传热技术方面，随着有效的最大化利用能源，强化传热技术一定会得到更快的发展和更广泛的利用。 (责任编辑：qin) |