《表面形貌对沸腾换热影响的实验研究》.pdf

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1、山东科学第28卷第3期2015年6月出版SHANDONGSCIENCEVo1．28No．3Jun2015DOI：10．3976／j．issn．1002—4026．2015．03．010【能源与动力】表面形貌对沸腾换热影响的实验研究张承武，姜桂林，管宁，刘志刚(山东省科学院能源研究所，山东济南250014)摘要：以去离子水为工质，通过实验研究了外形尺寸为16mmX24Inm，表面为紫铜光面、120目砂纸打磨表面、腐蚀表面及槽道表面上的池沸腾换热现象。结果表明，4个换热面上的换热热流密度随着△的增大而增大，腐蚀表面、砂纸打磨表面及槽道表面的沸腾换热均强于光滑面，轻微腐蚀更有利于沸腾换热

2、；当AT<4oC时，4个换热面均无气泡产生；"-3AT=6oC时，120目砂纸打磨面具有比槽道面更好的沸腾换热效果。关键词：池沸腾；腐蚀面；砂纸打磨面；槽道面中图分类号：TK124文献标识码：A文章编号：1002-4026(2015)03-0050-05ExperimentalresearchontheimpactofsurfacemorphologyonboilingheattransferZHANGCheng·WU，JIANGGui—lin，GUANNing，LIUZhi-gang(EnergyResearchInstitute，ShandongAcademyofScience

3、s，Jinan250014，China)Abstract：Weexperimentallyinvestigatepoolboilingheattransferonfour16mmX24mmsizedcopperplane．120meshsandpaperpolishedsurface．corrodedmetaIsurfaceandmicrochannelssurfacewithde—ionizedwaterasworkingfluid．Resultsshowthatheattransferfluxdensityincreaseswiththeincreaseoftemperatur

4、ediference△Tforthefourheattransfersurfaces．Theboilingheattransferofthecopperplaneislessthanthatoftheotherthreesurfaces，SOslightlycorrodedsurfaceiSmorebenefitforboilingheattransferNobubblesgenerateonthefoursurfaceswhen△T<4℃．Boilingheattransferof120meshsandpaperpolishedsurfaceisgreaterthanthatof

5、microchannelssurfacewhen△7-：6ocKeywords：poolboiling；corrodedsurface；polishedsurfacebysandpaper；surfacewithchannels沸腾换热是最为有效的换热方式之一，在工程领域应用广泛。研究人员在沸腾换热方面做过大量的研究，Li等对厚度介于0．37～1mm(气泡脱离直径)之间的铜丝网烧结多孔结构中的蒸发／沸腾换热进行了实验研究，发现随着多孔芯厚度的增加，临界热流密度增加，但是对换热系数没有显著影响。xu等I3对不同孑L隙率、ppi和厚度的泡沫铜的沸腾换热特性进行了实验研究，发现ppi对泡

6、沫金属池沸腾换热性能的影响最大，原因是ppi会影响气泡脱离的阻力，进而影响气泡脱离频率。Hu等对毛细微槽群热沉中气泡动力学行为进行了实验与理论分析，揭示了毛细微槽群热沉内的气泡生长模式、气泡生长规律及其牧稿日期：2015．04．10基金项目：国家自然科学基金(51206102)；山东省自然科学基金(2012EEQo15)作者简介：张承武(1977一)，男，副研究员，研究方向为微尺度换热与流动。通讯作者。Email：zgliu9322@163．corn52山东科学实验中，通过调节直流稳压电源的电流控制电加热管的加热功率，实验段沸腾换热面受热后加热液池中的去离子水至沸腾，水蒸气沿管道进

7、入冷凝器冷凝并通过回流管路回流至液池。4根热电偶(K型)用于测量加热热流密度q及加热面与实验段表面的温度。利用CCD摄像机透过加装在液池壳体上的视窗玻璃对沸腾换热现象进行拍摄。在本实验中，假定实验段的加热为一维稳态导热，测得连接实验段底部与加热部分两侧的温度后，加热热流密度q和实验段壁面温度分别由公式(1)、(2)得到一q=一A，(1)J)2：一，(2)J)2其中，A为实验段紫铜的导热系数(w／(m·K))，为实验段与加热部连接处底部温度(℃)(图1中靠近实验段壁面的