平行微细通道内流动沸腾换热的重力无关性研究.pdf

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1、118上海AEROSPACE航天SHANGHAI第33卷2016年第3期文章编号：1006—1630(2016)03011806平行微细通道内流动沸腾换热的重力无关性研究陈彬彬，董丽宁，徐涛，王江，赵小翔，曹建光(上海卫星工程研究所，上海200240)摘要：为验证微细通道内流动沸腾散热技术在空间的适用性，用实验方法研究了平行微细通道内流动沸腾换热的重力无关性。搭建了两相流体回路系统，设计了水力直径0．91mm、倒梯形截面的平行微细通道铜基热沉，通过电火花腐蚀技术在铜基加热器表面刻蚀制作微细通道，两者集成一体。由实验分析

2、了90。～90。不同重力倾角下微通道内的流动沸腾特性。结果发现：不同流量下不同重力倾角的微细通道的沸腾曲线基本吻合，临界热流值基本一致，表明微通道不仅强化换热能力，而且削弱了重力对沸腾换热的影响。实验结果处于文献中Bo准则和Fr准则的重力无关性区域内，验证了微细通道内流动沸腾换热具一定程度的重力无关特性，地面上测得的微通道内流动沸腾换热系数和临界热流等实验数据能安全有效用于空间环境的热控设计。关键词：微细通道；两相流体回路；流动沸腾；换热；重力无关；热沉；临界热流；Bo准则；Fr准则中图分类号：TKl24文献标志码：A

3、DOI：10．19328／j．cnki．10061630．2016．03．019InvestigationonGravityIndependenceofFlowBoilingHeatTransferinParallelMicro／Mini—ChannelsCHENBin—bin，DONGIA—ning，XUTao，WANGJiang，ZHAOXiao—xiang，CAOJianguang(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai200240，China)Abstr

4、act：InordertOchecktheapplicabilityofflowboilingheattransferinmicro／mini—channelstechniquesinspace，afluidlooptestsystemwasappliedtOinvestigatethegravityindependenceinparallelmicro／mini—channelsheatsinkinthispaper．Thetwophaseloopsystemwashuihup．Thecopperheatsinkwi

5、thhydraulicdiameter0．91mmandinvertedtrapezoidalsectionwasdesigned．Themicro／minichannelsweremadeonthesurfaceofthesinkusingsparkerosion，whichwasintegratedwiththesink．Theboilingheattransfercharacteristicsunderdifferentgravityorientationsfrom90。tO90。werediscussedbyt

6、hetest．Itwasfoundthatflowboilingexperimentswithvariousflowsunderdifferentgravityorientationsexhibitedalmostthesameboilingcurveandcriticalheatflax(CHF)values，whichmeantthatthemicro／minichannelscouldnotonlyenhancetheheattransferbutalsoweakentheeffectofgravityonthe

7、boilingheattransfer．ThetestresultswereinthegravityindependenceareaoftheBocriterionandFrcriterioninthereferences．Theexperimentaldatawithgravityindependencecriteriafromreferencesverifiedfurtherthatflowboilingheattransferinmicro／minichannelwassomewhatgravityindepen

8、dence，andtheexperimentaldataincludingflowboilingtransfercoefficientandCHFofthemicro／minichannelsmeasuredonthegroundcouldapplyindesignofthethermalcontrolsysteminspace．