R123工质作用下电场对气泡的作用(2)
1. 绪论
1.1 课题选择目的和意义
目前世界上的常规能源的储量只能文持半个世纪，全球气候变暖、热浪袭人、PM2.5都在警告我们，靠煤炭和石油等传统能源的时代必将终结，太阳能光伏、风能、生物能等新能源将逐步成为未来能源的主体。电场强化传热作为一种有效的强化传热方法，近年来受到越来越大的重视。它作为一个新的节能技术的方式，可以有效地减少能耗，提高热力设备的传热效率。它是在流体中施加一外电场，利用电场、流场和温度场的相互作用而达到强化传热的目的。因而近年来引起了广大科技工作者的重视，并对其进行了大量的实验研究和理论分析。然而目前电场强化传热的研究工作主要集中在改变电场、换热面的形状及布置等方面， 却很少关注工质的电物性参数对强化效果的影响。本试验中采用工质 R123 在外加均匀电场作用下，平板受热面加热后产生的单个气泡附着于壁面时的电场分布特性及气泡所受的电应力进行理论分析。对进一步探明电场强化沸腾换热的机理起着举足轻重的作用。
从实际工程应用的角度来看，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看，如海洋能、地热能、和太阳能的利用，由于传热温差很小，效率低，而EHD强化传热技术恰恰对小温差传热的强化作用非产明显。因此，该技术可成为暖通空调、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对节约能源、缓解能源紧张、保证国民经济持续发展将具有现实意义和社会意义。
1.2 强化沸腾传热技术的研究历程
早在 1916 年 Chubb 发现 EHD 能强化沸腾换热，使锅炉产生的蒸汽量由107kg/(m^2∙h)提高到366 kg/(m^2∙h)，其强化效果可达3.4倍左右，并申请了专利。之后近20年，未见相关报道。至1936年，Senftleben等发现电场对气体自然对流也具有强化作用。但由于当时对节能的需求不十分迫切，世界各国对强化传热的研究还未足够重视，所以上述EHD强化传热现象一直没有引起人们的关注。直至20世纪50年代初，Kronig等于实验中证实了电场可增加绝缘的电介质液体的对流换热系数，至此才开始了EHD强化传热的系统研究。
电场强化传热（Electro hydrodynamics，简称 EHD）是一种主动强化传热技术，它是将电场基本理论引入到传热学领域，通过在流体中施加一外场——电场，利用电场、流场和温度场之间的相互作用和协同达到强化传热的一种有效方法。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。从20世纪80年代中期开始，EHD强化沸腾换热进入了新的发展阶段。90年代，随着余热利用、暖通空调、海洋能和地热能开发中对小温差传热的要求，EHD强化沸腾换热得到了空前的重视和迅速的发展。近些年来发表的EHD强化沸腾换热的论文占1916年以来发表的论文总数的70%以上。在此阶段研究人员开始由单个的实验研究转向各种因素对EHD强化沸腾换热的影响规律和EHD强化沸腾换热的机理的研究。1990年Cooper提出了EHD强化核态沸腾模型。Pascual等于实验中验证了此模型的有效性，并指出该模型对于均匀和非均匀电场都适用。
1.3 EHD 强化沸腾换热的研究现状
1.4 EHD 强化沸腾换热的研究方向
在EHD强化传热的实验研究上，目前主要应强化两方面的研究：一方面是基础性研究，以探索机理和发展理论为目的；一方面是应用性研究，以尽快投入工程实际应用为目的。
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