垂直自由降膜流表面波的非线性演化

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1、TotaiNo．142冶金设备总第142期December2003METALLURGICALEQU『IPMENT2003年12月第6期垂直自由降膜流表面波的非线性演化唐志伟①时晓燕。魏加项蒋章焰。(1北京工业大学环境与能源工程学院北京100022；2中国农业大学水利与土木工程学院北京100083；3中国科学院工程热物理研究所北京100080)摘要环状两相流和液体薄膜流具有小流量、小温差下高热流密度和高换热系数等独特优点，同时液体薄膜流存在着表面波，这种表面波对其稳定性有着不容忽视的影响。冶金企业普遍使用的热管换热器管内传热强化是其应用的一个方面。借助自行研

2、制并经改进的多点电导传感器和微机化实时在线测量系统，对垂直管外自由降膜流表面波的演化进行实时在线测量。结果表明，自然产生的垂直自由降膜流表面波呈现明显的非线性特性，其演化形态不仅取决于纵向距离和时间，而且还和液膜雷诺数有极大关系。关键词液膜表面波非线形特性传热中图分类号Q359．1文献标识码ATheNon-linearityEvolvementofVerticalFreely-FallingLiquidFilmsSurfaceWaveTangZhiweiShiXiaoyan。WeiJiaxiangJiangZhangyan。(1CollegeofEnvir

3、onmentandEnergyEngineering，BeijingIndustrialUniversity；2CollegeofWaterConservacyandBuildingEngineering，AgriculturalUniversity；3InstituteofEngineeringThermophysics，TheChineseAcademyofSciences)ABSTRACTRingtWOphasefluidandthinliquidfluidhavesomeuniquemeritssuchashighheatingdensityand

4、highcoefficientofheatexchangingwhenthefluxanddifferenceintemperaturearelittle，thereissurfacewaveinthinliquidfluidthesametime．ThesurfacewavehaveimportanteffecttOitSstability．Itismeasuredtheevolvementofsurfacewaveinfreefallingthinliquidfluidontheoutsideofaverticalpiperealtimebythemu

5、ltipointsconductancesensorswhicharemanufacturedandrealtimemeasuringsystem．Theresultsofexperimentsshowedthatthesurfacewaveinfreefallingthinliquidfluidappearedapparentnon—linearitycharacteristic，andifsevolvementshapenotonlydependonportraitintervalandtimebutalsodependontheReofthethin

6、liquidfluid．KEYWORDSLiquidfilmSurfacewaveNon—linearitycharacteristicHeattransfer1引言热流密度和高换热系数等独特优点，因而业已作环状两相流和液体薄膜流(其中受重力驱动为一种强化传热传质技术而在能源、冶金、化工、沿竖直壁面向下者就称为垂直自由降膜流)是至轻工、航天、石油化工、电子工业等许多工业部门关重要的两相流型，它具有小流量、小温差下高获得广泛应用。液体薄膜流存在着表面波，这种①作者简介：唐志伟。男，1966年出生。副教授。博士。主要从事多相流与传热、换热设备、能源利用以及地源

7、、水源热泵的研究一14—唐志伟等：垂直自由降膜流表面波的非线性演化2003年12月第6期表面波对其稳定性有着不容忽视的影响。要保描述如图1所不垂亘目由l5筚膜的王导万程证所采取技术措施的效能、生产产品的质量以及可表示如下：强化传热传质的效果，就必须对液体薄膜流表面瓦+十“+十筹一雾+十g+十aaah()波的形态及其演化过程作深入了解。特别是新auav^_一4_代核电站安全壳薄液膜蒸发冷却方案的提出，a一(2)zav更要求确切弄清自由降膜流表面波强化传热传边界条件：质过程的机理、以及导致流动不稳定性、直至发一0，“一一0生液膜破断的控制条件。此外，自由降膜流

8、表面一_0波对重力热管的降膜破断(fallingfilmbreak