大功率电子设备喷雾冷却技术研究(3)
图1.2喷雾冷却示意图
喷雾冷却是通过薄膜表面蒸发、核态沸腾、对流换热以及薄液膜表面的二次核态沸腾传热。喷雾冷却之所以具有较高换热能力，是因为：1.液滴冲击强化了液体的对流，从而增加了液膜表面与加热面（液体薄膜）之间的传热；2.加热面表面，核态沸腾产生的气泡由于液滴的冲击，同样无法长大到液膜厚度，在其完全蒸发前，破裂成无数细小气泡，增加了微液膜蒸发的净时间，增大换热系数；3.冲击液滴带入蒸汽泡，成为二次核态沸腾，增加传热能力；4.液滴由喷嘴喷出，具有较高的动量，能够穿透蒸汽流，到达加热表面，进行冷却。
当热源表面温度低于冷却液饱和温度时(单相喷雾冷却)，表面液膜换热主要以液膜内部的微对流换热为主要换热方式。这时液膜底层与热源接触面几乎不产生气泡，由冲击液滴带入的气泡及冲击液滴本身主要增加了对液膜的扰动，增强了对流换热的效果。当热源表面温度高于环境下的冷却剂饱和温度时，液膜底层与热源接触面开始出现核态沸腾，此时冲击液滴使液膜中的气泡不能完全生长将其击碎为很小的气泡以增强换热效果，同时液膜表面蒸发现象加剧，二次成核及核态沸腾在此时起着很大的作用。在这种情况下影响整个系统换热效果的冈素除液膜的蒸发外还包括液膜与热源表面的对流、液膜中的气泡及雾滴对液膜的扰动及核沸腾等因素。