受限式射流沸腾换热的机理和应用研究

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1、上海交通大学硕士学位论文上海交通大学硕士学位论文受限式射流沸腾换热的机理和应用研究硕士研究生：李伟静学号：1120209170导师：洪芳军副教授申请学位：工学硕士学科：工程热物理所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2014年2月授予学位单位：上海交通大学1万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterCharacteristicsandApplicationofConfinedJetArrayImpingement

2、Boiling万方数据上海交通大学硕士学位论文Candidate：WeijingLiStudentID:1120209170Supervisor：Prof.FangjunHongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：February,2014Degree-Conferring-Instituti

3、on：ShanghaiJiaoTongUniversity3万方数据上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日万方数据上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的

4、规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日5万方数据上海交通大学硕士学位论文受限式射流沸腾换热的机理和应用研究摘要射流冲击冷却是指工质在压差驱动下，流经一定形状的孔隙喷射到加热表面进行冷却的方式。由于液体

5、直接冲击，流程短，速度快，可以在换热表面形成极薄的边界层，从而实现很强的换热效果。当热流密度足够大时，加热表面将发生沸腾，但是沸腾只发生在近壁面处，远离壁面的流体仍处于过冷液态，这种过冷沸腾可以实现很高的换热系数和临界热流密度，从而成为解决高热流密度散热的重要技术之一。本文建立了一套闭式循环冷却系统，设计并加工了孔径d=1mm，射距和孔径比值H/d=2和3，孔间距S/d=5，孔数N=32的可大面积延展的分布式射流结构，以去离子水为冷却工质，在不同流量和背压条件下对受限式阵列射流换热效果进行了实验研究，结果表明：(1

6、)射流孔下方的换热一般好于回流孔下方，随着热流密度的增加回流孔下方依次经历单相换热、核态沸腾和膜态沸腾，而射流孔下方很难发生沸腾现象，当回流孔下方发生核态沸腾时回流孔下方的换热性能甚至可以好于射流孔下方；(2)由于大过冷度、高速射流冷却的强对流冷却效应，发生核态沸腾前存在较大的壁面过热度，而一旦发生核态沸腾，壁面温度反而会出现下降，即射流沸腾容易出现壁温过冲现象；(3)在低流量下，系统背压对换热效果没有影响，但是在高流量下，背压越高，单相换热效果越好，而且发生核态沸腾和临界热流密I万方数据度的热流密度越高，表明控制

7、压力是提高临界热流密度的一个重要措施。(4)不凝性气体的存在可以很大程度上提高单相段的换热性能，而且能够降低发生沸腾换热的热流密度。关键词：受限射流，沸腾，临界热流密度，壁温过冲万方数据上海交通大学硕士学位论文CHARACTERISTICSANDAPPLICATIONOFCONFINEDJETARRAYIMPINGEMENTBOILINGABSTRACTConfinedjetimpingementoffersuniqueandattractiveperformancecharacteristicsfortherma

8、lmanagementofhighheatfluxcomponents.Two-phaseoperationofajetarrayimpingementhasbeenshowntoprovidehighheattransfercoefficientswhilemaintainingauniformtemperatureoveratargetsurface.I