国内外学者对喷雾冷却技术进行了广泛的研究，获得了大量的理论知识和研究成果，但喷雾冷却的质能转移过程非常复杂，换热特性的好坏取决于各参数之间的共同耦合作用，研 究者对喷雾冷却的影响因素和换热机理还没有完全的准确的认识。目前对喷雾冷却的研究多集中在实验研究领域，同时也有部分学者进行了理论模型和数值仿真的研究。80460

1 喷雾相变冷却传热机理研究

从国内外学者研究中可以发现，在多喷嘴阵列喷雾相变冷却过程的不同阶段存在着多种 不同的换热机制。当换热表面温度较低时，热源表面的冷却主要靠强迫对流带走大量的热量。 Naved 等人[20]选用水作为冷却工质，并在常压下进行冷却实验，过冷度控制为 75℃，当换热 表面单位面积的功率达到 200w/cm2 时，热源表面温度达到 99℃，无明显沸腾现象。这是由 于越来越多的工质液滴喷射到换热表面，在薄液膜形成巨大的冲击力，液膜区变得越来越薄 且扰动更加剧烈，从而强化了对流换热。而当换热表面温度较高时，热源表面的冷却主要靠 液膜表面的蒸发沸腾相变带走大量的热量。Toda 等人[21-22]以水为冷却工质进行实验，发现当 单位面积的功率达到 300w/cm2 左右时，蒸发沸腾换热现象明显加剧，工质带走的显热减少， 液膜厚度较薄，主要通过液膜表面的蒸发沸腾相变进行换热。论文网

2 喷雾冷却传热特性影响因素

目前国内外学者对喷雾相变冷却研究的主要影响因素包括喷嘴的类型、喷嘴的高度、喷 嘴的雾化性能、冷却工质的类型、工质的物性参数、喷嘴的进口流量、表面热流密度、进口 压力、工质的饱和蒸发压力等，其中研究结果最多的主要集中在喷嘴进口流量、喷嘴类型、 进口压力以及冷却工质的类型方面。

近年来在进行喷雾相变冷却的研究过程中，国内外学者主要采用的冷却工质有水、R134a、 R22、甲醇、液氨等。Yang 等人[23]用水作为冷却工质，对喷雾冷却进行实验探究，结果表明 水作为冷却工质时可以冷却的热源表面热流密度最高可达到 1000w/cm2。Coursey 等人[24]采用 PF-5060 作为冷却工质，在微通道表面进行喷雾冷却实验，换热表面的温度为 70 ℃，可以冷 却的热流密度最高可达 120w/cm2。而由于液氨对压力的要求很高，一般实验装置的气密性很 难满足，所以国内外学者选用纯液氨作为冷却工质的研究较少。

喷雾冷却的换热性能除了与工质类型有关之外，还与换热表面的热流密度和喷嘴进口流 量有着紧密的联系。一些实验结果表明，当进出口压差一定时，适当增大喷嘴的进口流量， 可以增大换热效率，使换热效果显著提升。Ester 等人[25]的实验探究表明当工质流量较大，热 源表面的热流密度较高时，热源表面的冷却主要靠强迫对流来带走大量的热量，换热效果较 差，而若适当减小流量，发现换热方式逐渐由强制对流向核态沸腾换热过渡，换热效率得到 提高。而由于工质的饱和蒸发压力不容易控制，只有很少的研究人员对工质饱和压力对相变冷却换热特性的影响进行了探究。除此之外，还有一些学者从喷嘴和热源表面结构的角度出 发研究了其对喷雾换热特性的影响。