R113工质作用下电场对气泡的作用(2)
4.1 物理问题描述 20
4.2 电场控制方程及边界条件 20
4.3 计算结果及分析 21
4.3.1 气泡周围电势的分布 21
4.3.2气泡周围电场的分布 28
5 结论 36
5.1 电势 36
5.2 场强 36
致谢 38
参考文献 39
1 绪论
1.1 课题选择依据及研究意义
目前使用的传统化石能源（石油、煤炭等）已快枯竭，同时新型的能源生产供应尚未建立一个比较规范的体系，从而节能技术得到迅猛发展，强化传热作为节能技术的方式之一，该技术可以减少能耗，提高热力设备的传热效率。电水动力学 (Electro hydrodynamics,简称EHD)强化沸腾传热属一种主动强化传热技术，高压静电场施加在流场中，通过温度场、速度场和电场三场耦合作用，达到强化传热目的。根据文献表明电场强化换热效果比较明显，外施静电场可使沸腾换热的临界热流密度提高到不加电场时的1.6-6倍，凝结换热的换热系数可增加到无电场作用时的1.5-2倍，因此这一强化传热技术得到了国内外学者和工程技术人员的极大关注[1]。
在各种工业换热器和民用供暖设备中，换热设备的传热性能严重影响能源的使用效率，因此在科学技术迅速发展、能源问题日益突出的今天，对换热设备的换热性能要求越来越高。然而，许多强化传热方法是通过对换热表面的复杂加工而达到强化传热的目的，这不仅降低了换热器的综合经济指标，而且复杂的加工表面极易受到污垢(包括油污)的影响。因此，虽然传热被暂时强化后，换热表面的热阻减小，但随着换热设备的使用时间的延长，污垢热阻在总热阻中所占比重越来越大，有时甚至成了传热过程的主要热阻。此时，污垢的沉积往往成为一个新开发的强化传热表面能否实用化的关键因素。
电场强化传热简称EHD强化传热，除了涉及传统的流场和温度场之间的相互作用之外，还涉及到电场，是一个场协同的综合效应，近年来越来越受到重视。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，而很少关注工质的电物性参数对强化效果的影响。对于不同工质强化传热效果的差异，以往的研究多数从电荷松弛时间这一角度进行定性分析，认为液体的电荷松弛时间越短，EHD作用越明显[2]。而实际上，工质的介电常数是影响其电场分布特性的关键参数。在均匀电场作用下，工质和气泡之间介电常数的差异会改变原有电场的分布。使气泡周围电场特性发生变化，进而影响到气泡的行为。对于不同工质，其气泡周围电场特性均有所不同。本试验中采用工质R113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。
电水动力学[3] (Electro hydrodynamic，简称 EHD)强化换热是指在换热表面的流体中施加电场，利用电场，流场和温度场之间的相互作用达到强化传热效果的一门新型传热强化技术。早在1916年Chubb就发现EHD对传热有强化效果，
但是对EHD 强化换热的定量分析研究从60年代才开始。80年代以前EHD技术主要针对膜态沸腾换热进行了研究，来提高核态的沸腾极限热流密度。90年代以后，EHD 技术得到迅速发展，在这段时间里，它主要针对管外强化池沸腾进行了研究 。对EHD 技术强化沸腾换热的研究主要集中在美 英日等经济发达国家，国内的研究近几年才开始。EHD 强化换热中，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。
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