R134a工质作用下电场对气泡的作用研究+ANSYS模拟(2)
4.3计算结果及分析 27
4.3.1工质对气泡周围电势分布的影响 28
4.3.2工质对气泡周围电场分布的影响 39
第五章 结论 52
致谢 53
参考文献 53
1绪 论
1.1课题选择依据及研究意义
能源是人类赖以生存和发展的基础，是国民经济和社会发展的重要战略物质。由于世界上石油、天然气资源储量有限，能源短缺以及能源与环境恶化的相关性，各国都在进行新能源的开发工作以解决能源紧张局面，因此节能工作是关系到人类生存的大问题。节约能源、提高能源的利用效率，是缓解能源紧缺，保证国民经济持续发展的有效措施之一。
强化传热是节能的有效手段之一，开发和研究新型、高效的强化传热技术，并在国民经济各部门中推广应用具有重要的现实意义。根据传热学基本理论，在温差基本不变的条件下，要减少热阻，提高传热效果不外乎两种途径：增大换热器的传热面积和提高换热系数。增大传热面积的代表方法是用肋片管，对它的研究应用现在已经比较成熟；提高换热系数的方法有多种多样，本文介绍的外加电场强化传热是其中的一个重要领域。
电水动力学(electro hydro dynamics ,简称EHD)强化传热是指在流体中施加一高压电场,利用电场、流场和温度场三者之间的耦合作用达到强化传热的目的. 该方法与其他主动强化传热方法相比,具有强化效果显著、功耗低和易于控制表面热流密度等优点,已逐步得到国内外学者的广泛重视. 以往的研究认为, EHD 强化沸腾换热的主要原因在于两方面,一方面是电场对流体的电对流作用,另一方面是电场对气泡的作用. 前者的研究早在上世纪70 年代就已有了长足的进展,但由于EHD 强化沸腾换热中气泡行为的复杂性,使得长期以来对气泡的研究多集中在试验观察和定性分析上,而理论研究和定量结果十分有限,且研究多数集中在国外,国内却少有报导.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。
本文针对均匀电场下气泡周围电场分布状况进行研究，采用R134a工质分别施加不同的直流高压电场，而其强化效果也有所差异。采用ANSYS计算软件，编程求解出不同电场作用下气泡周围场强分布特性。分析单个汽泡附壁、脱离及多个汽泡生成并部分脱离时电场分布特性的变化，及由此而引发的强化传热特性的变化。
1.2强化沸腾传热技术的研究历程
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。
Cho 对单气泡进行了理论与实验研究结果表明，气泡表面的电场呈非均匀的分布，使得气泡的表面张力布局均匀，导致气泡与沿着外施电场的平行方向被拉长。
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