沸腾是工质中形成大量的气泡,并且开始从气态往液态转化。而微通道内的沸腾换热其实就是气态和液态相互作用,而在此过程中,包含了气泡的成型,运动,换热等复杂过程。热传递可以发生在单一的液态或者气态中,也可以发生在两中形式相结合的过程中。所以,沸腾换热是一种极其复杂的过程 。目前对于常规尺寸内的沸腾换热机理,已经有很好的研究了,大体上掌握了其中机理,但是在微通道中,沸腾换热还一直是研究的难点,因为在实验中,由于各种因素,以及微通道的尺寸变化,都对实验的结果产生了很大的影响。86828
国外对微通道传热的研究起源于上世纪中期,国内对于微通道传热也做了大量的实验研究。微通道传热技术已经得到国际学术界的公认,在工程实际中应用很广泛,具有很高的应用和研究价值。
Tran等人[6]以R12为工质,水力直径为2。46mm圆管与直径2。40(1。70mm*4。06mm)的矩形管进行流动沸腾的实验,果显示当壁面过热度小于2。5℃,传热机制以强制对流为主,2。5℃以上以核沸腾为主。实验结果与相同操作环境下,直径20mm圆管的传统流动沸腾经验式预测结果相比,显示相同壁面过热度下,小管径流道的传热系数有所增强。同时在更低过热度时发生传热机制的转换。
Bao等人[7]以R11及R123为工质,在内径为1。95mm的圆管进行试验,试验结果发现传热系数随热通量及系统压力而变,受质量流率及干度影响较小,核沸腾为其主导传热机制。论文网
Qu and Mudawar[8]以水为工质,将具21个宽231um深713um的微通道进行实验,实验结果显示传热系数主要随质量流率而变,与输入热通量关系较小,主要为强制对流沸腾机制。
Lee and Mudawar[9]以R-134a为工质进行实验,发现传热机制在低出口干度(<0。05)与低热通量时以核沸腾为主,高热通量或高干度时以环形流的强制对流沸腾为主,们也针对流道的几何外形参数对传热性能与压降的影响进行分析。
Saitoh等人[10]以R-134a为工质,测试0。51mm、1。12mm和3。1mm三种大小管径圆管的流动沸腾传热性能。发现随管径减小,热通量对传热系数的影响逐渐增高,质量流率的影响逐渐降低,而且强制对流沸腾对整个传热的贡献减小,实验结果以0。51mm圆管传热性能最佳。
Kandlikar等人[11]以水为工质,在1054um*197um的流道中制造孔洞以降低起始过热度,在流道入口安装稳流元件,以抑制压力震荡。实验结果显示孔洞有助于降低壁面过热度,增强传热性能,但反而增加压力震荡。安装稳流元件能有效抑制压力震荡,压降也会上升。
Hwang and Kim[12]以R134a为工质测试三种尺寸的圆管的沸腾压降,圆管直径各为0。244mm、0。430mm、0。792mm。结果显示压降随干度、质量流率增加而上升,随管径减小增加。其中0。244mm管径的圆管压降是0。430mm圆管的两倍,0。792mm圆管的十倍。
Harichian and Garimella[13]以FC77为工质,测试深度皆为400um,宽度变化从100um到5850um的七组微通道蒸发器,以了解不同流道尺寸对传热性能的影响。结果显示宽度250um以上流道,尺寸对传热系数影响较小,但是缩小流道可以增
齐守良[21]对当量直径为531μm 的微小通道进行沸腾流动实验,他得出这样的结论:传热系数随质量流率和压力的升高而增加。所以在达到一定的临界值后,占主导地位的换热的因素已经不再是核态沸腾,而是对流蒸发。
加微通道蒸发器的总面积,进而提升临界热通量。宽度小于250um的流道,其流道干度随热通量增加上升较快,这是因为流型转变成环状流之故。