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竖直环隙内通入空气时的界面汽化热阱效应

苗君  
【摘要】: 以水和正己烷作为介质,考察了通入空气对内管加热的竖直圆柱形环隙内的沸腾传热性能的影响。 实验考察了环隙内通入空气与不通空气时的沸腾传热情况。结果表明,通空气可使环隙内沸腾传热得以显著增强,且空气的湿度对传热的增强作用有一定影响,湿度小的空气引起的传热增强更为显著。本文以扰动增强和“界面汽化热阱效应”增强传热的观点阐述了这一沸腾传热强化机理,解释了空气湿度对传热增强作用的影响。另外,通空气对沸腾传热的增强作用还与空气的表观气速有关。在恒定的热流密度下,空气表观流速较小时,通气对传热的增强作用随气速的增大而增大,而当气速增大到一定值时,气速的进一步增大会使通气对传热的增强作用减小。本文用两相流流型转变的观点对这一实验现象进行了分析。 实验结果还表明,通入空气对液温低于沸点时的对流传热亦有增强作用,且这种增强作用比沸腾传热时的增强作用更为显著。分析这一增强作用,可以认为通入空气非但使对流传热体系的扰动得以增强,而且产生了“界面汽化热阱”效应。 为了探讨这种通气增强沸腾传热的方法在发热微电子元件冷却中的应用可行性,本文还以正己烷作为沸腾介质,考察了通空气对沸腾传热以及沸腾起始时的壁温过冲的影响。结果表明通空气仍可使饱和沸腾阶段的传热系数增大、壁温降低,并且对核沸腾起始时的壁温过冲有一定的抑制作用。 上述实验的范围是:加热功率密度为16Kwm~(-2)~122Kwm~(-2); 空气表观流速为1.8mm/s~13.3mm/s。


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