R113工质作用下电场对气泡的作用(4)
时间:2017-05-18 11:18 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
2 强化沸腾换热理论基础 2.1 EHD强化传热机理 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[11]。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： (2-1) 式(2-1)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 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 的变化而产生的施加于介质上的力，称电致收缩力（Electrostrictive Force）。 对于电场作用下的不可压缩流体，考虑到其所受的电场体积力，其Navier—Stokes方程为： (2-2) 式中 指加速度，包括局部项 和对流项 ，矢量 表示单位体积的流体所受的重力， 为压力梯度， 为粘滞力。 对电场作用下的流体能量方程，需在一般能量方程中加上电阻耗散项 ，即： (2-3) 该式忽略了流体的压缩功和粘性耗散项。 不可压缩流体的连续性方程仍为： (2-4) 对于电介质液体，各电力项之间的关系可用下列静电场基本方程来表示： 式中，电流密度J ，可表示为： (2-8) 式中 为电荷扩散系数。式(2-1)～式(2-8)组成了电场作用下的流场和温度场的完整的数学模型。从以上各式可以看出，该组方程比单纯的求解电场、流场和温度场要复杂得多，特别是在不同的应用情况下，其边界条件的确定也相当复杂。因此，在实际应用中常常要做一些假定或给定一些简化的条件。 对于单相对流换热，流体中的温度梯度会引起其电导率和介电常数分布的不均匀。当 和 变化时，流体中会产生自由电荷，即电场体积力中的电泳力会对换热起作用。自由电荷的产生取决于电导率和介电常数，其关系如下： (责任编辑：qin) |