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《微尺度相变传热的关键问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期力学进展〕从年月,日微尺度相变传热的关键问题’‘‘,“,甘云华徐进良周继军陈勇中国科学技术大学热科学与能源工程系,合肥中国科学院广州能源研究所,广州、、生物等高技术的发展,摘要由于航天信息微尺度热物理问题得到了广泛的重视作为一种非常高效的能量转换方法,微尺度相变传热的研究远未成熟本文对微尺度相变传热作了较为系统的综述,论述了控制微尺度相变,、、压降、、、传热的准则数分析了沸腾起始点流型传热系数不稳定性临界热流密度六大关键问题建议从实验和理论两个方面对微尺度相变传热进行深入的研究,以进一步理解其机理,为微蒸发器的设计、制造及运行提供科学依据和指导
2、关键词微尺度,沸腾,流型,不稳定性,临界热流密度信息,引言及生物等高技术的发展紧凑式蒸发器的研制得,微到了广泛的重视除此之外尺度相变技术已被成、,功地应用于生物芯片的微泵打印头的设计中在这相变是自然界中最普遍的现象之一它是指工,质在固、液、气三相或其中两相之间的转换,伴随有些装置中当量直径在拼及以下的通道被称为潜热的吸收或释放相变传热和单相传热最重要的微通道因而拜当量直径将成,区别在于能量转换可以发生在均匀的温度条件下为近几年微尺度蒸发器所感兴趣的尺寸然而由于,时,表面张力的作用以下当量直径通道的相变行至今日人类对相变现象进行了长达几十年的研,究从微观
3、的角度看,相变为已与大通道内明显的不同因而拼到是由于与工质相接触的边,,间被称为细通道这里应特别说明的界条件改变后引起分子间距的变化而导致分子间势能,,是微尺度的概念对于所研究的问题具有很大的相对及时均动能的变化从宏观的角度看发生了能,,,,性对于单相流其特殊性如分子力效应电粘性量的转化理论上分子动力学方法可以在无任何假,拼设的条件下解决相变问题遗憾的是目前计算机所能效应要在至少以下当量直径的通道内才能,,显现出来因而研究拼以上当量直径的单相处理的分子个数太有限了同时也由于描述分子间势,能方程方面,流问题失去了明显的意义但对于相变问题如上所的困难使得分
4、子动力学在真正揭示相变,,,述在当量直径以下时表面张力的作用已非现象时受到很大的限制因而相变问题大多依赖于实验年之前的相变传热研究主要针对锅炉传热常显著,拜管第二次世界大战后人类开辟了核能和平利用的及以下当量直径的微通道的相变传热需,引发,,新天地由于燃料棒束极高的热流密度了人们要非常纯净的工作液体除此之外在该尺寸范围,,,、对相变研究的热潮在研究成果方面获得了诸如内常规加工方法如电火花线切割等所获得的最公式及核态沸腾传热系数对相变中好精度在几十微米,从而使得所得实验结果被加工误,,,的其它问题如不稳定性现象临界热流密度等也进差所带来的不确定度所淹没因
5、而建议采用微电子机,行了不少的研究械系统加,随着制冷工,工工艺及技术其通道的粗糙度一般在士科之内业的发展逐渐采用了小直径的毛细、,,管这种管径的尺寸一般在左右随着空间综上所述按当量直径的范围将相变传热的通道尺一一,一收稿日期修回日期奋序广东省自然科学基金资助项目汽相表观雷诺数寸划分如下大通道汽相惯性力细通道户、‘拼勃性力微通道户拼本文主要就微、细通道内的相变传热的沸腾起始液相表观弗劳德数点、流型、压降、传热系数、不稳定性、临界热流密。、度六大关键问题进行了比较全面和系统的综述吐液相惯性力,’一了井犷」重力微尺度相变传热的准则数汽相表观弗劳德数在物,理现
6、象中物理量之间存在着固有的内在旦墨旦汽相惯性力,而要受到支联系单个物理量不是独立起作用的配重力这个物理现象的客观规律性的制约这种客观规律可,毛细常数以理解为问题的数学描写也可以理解为物理量量纲之间的制约关系从理论上揭示这种物理量间的内在。,翌三互二互豁性力联系将使得所要求取的函数关系式的变量大幅度减,表面张力少即变成为数不多的几个无量纲物理量群称为准则数的函数关系式这种关系式称为准则关系式或上述个无量纲准则数对于大尺度及微尺度相,,关联式由于对流换热问题的复杂性直接通过纯理变传热都是适用的特别的对于微尺度相变传热而,,论推导的方法来获取关联式通常难度很
7、大因此,,。,。,言表面张力起相对主要的作用因而“及,广泛采用在理论指导下的实验研究方法将众多的影这个。,。,无量纲准则数最为重要当二,,,’响因素归并成为数不多的几个无量纲准则数通过实及均小于时相对于表面张力重力与赓性验确定所求解问题,的具体实验关联式根据所求解问力变得很不重要当时意味着与勃性力相,,,,题的不同分别称为对应问题的关联式如压降关联比惯性力较小在毛细管流中相对于浮升力和惯、,式传热关联式等等性力表面张力和豁性力起重要作用这一原理在工程、,对于光滑管内充分发展的稳定的汽液两相流,。,上有许多应用对于本文所讨论的微通道《,,,,,,,,,,
8、表征流动的参数是户户户拼。功两相韦伯数之中的一个至少在、“的量级且,、、各项意义分别为液相密度
