《表面结构对喷雾冷却临界热流密度的影响》.pdf

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1、34FLUIDMACHINERYVo1．43，No．6，2015文章编号：1005—0329(2015)06—0034—05表面结构对喷雾冷却临界热流密度的影响张伟，李斌，王照亮(中国石油大学，山东青岛266580)摘要：在闭式循环喷雾冷却系统上，以蒸馏水为工质，研究了表面结构、喷雾流量对喷雾冷却临界热流密度的影响。结果表明，相较于光滑表面，微槽表面可提升临界热流密度；因具有适当的槽深(0．3mm)和较窄的槽宽(0．2mm)，No．2槽面的临界热流密度最大，在流量为18．0mIMmin时，临界热流密度为175．7W／c

2、m，比光滑表面提升了59．1％，对应的液体蒸发率达91．4％；增加喷雾流量能大幅提升临界热流密度，特别是对槽面而言更是如此；流量从13．OmL／min增至23．0mL／min时，No．6槽面的临界热流密度由130．7W／era增至212．4W／cm，相对增加了62．5％，同样情况下，光滑表面临界热流密度仅增加了43．6％。表面开槽可有效阻止液滴滚离待冷面，延长液滴停留时间，这是微槽面临界热流密度更大的根本原因。关键词：喷雾冷却；临界热流密度；微槽表面；喷雾流量中图分类号：TH12；TK124文献标志码：Adoi：10．

3、3969／j．issn．1005—0329．2015．06．008EfectsofSurfaceStructuresonCriticalHeatFluxinSprayCoolingZHANGWei，LIBin，WANGZhao—liang(ChinaUniversityofpetroleum，Qingdao266580，China)Abstract：ExperimentswereconductedtostudytheeffectsofSurfacegeometrystructuresandsprayflowrateon

4、criticalheatflux(CHF)ofspraycoolingwithdistilledwaterastheworkingfluid．Testresultsshowthatmicro-groovedsurfaceshavemuchlar-gerCHFincomparisontothesmoothflatSUrface．Becauseofitssuitablegroovedepth(0．3mm)andmuchnarrowergroovewidth(0．2mm)，No．2surfacehaveamaximumCHF

5、of175．7W／cm，whichincreases59．1％relativetothefiatsurfaceandwhosee—vaporafionefficiencyis91．4％．whentheflowrateis18．OmlJmin．CHFcanobviouslyincreasewithincreasingtheflowrate，es—peciallyforthemicro—groovedsurfaces．Whentheflowraterisesfrom13．OmL／minto23．OmL／min，CHFofN

6、o．6snrfacein—creasesfrom130．7W／cmto212．4W／cmandtherelativeCHFenhancementiSupto62．5％．Atthesamerangeofflowrates，thesmoothfiatsurfaceonlyachievesCHFenhancementof43．6％．Thegroovesonsurfacecanpreventdropletsfromleavingsur—facesandincreasecontacttime，whichenhanceCHFfor

7、micr-groovedsurfaces．Keyword：spraycooling；criticalheatflux；micro—groovedSurface；sprayflowrate1前言者的关注点。因为，临界热流密度表示的是喷雾最大散热能力，是指导该技术实际应用的最重要喷雾冷却是指液体通过喷嘴雾化成约20～的设计参数。Pais等以水为工质，用空气辅助进lOOlxm的小颗粒，强制喷射到被冷却物体表面，行雾化，创造的液膜厚度仅为几个微米，得到的临通过强制对流、液膜蒸发、核态沸腾等传热方式，界热流密度达1250W／cm

8、l3J。Lin等研究了工质对散热面进行有效冷却的技术¨J，被认为在大功类型对临界热流密度影响，结果表明FC一87、甲率激光器、高功率集成电子器件散热方面有广阔醇和水对应的临界热流密度分别为90，490，500W／cm[4J的应用前景J。。Rybicki等以PF一5052为工质，得鉴于传热机理较为复杂，喷雾冷却目前还处到的临界热流密