带矩形重入腔的直肋微通道内流动沸腾换热特性

摘要

为揭示矩形重入腔强化直肋微通道内流动沸腾换热的机理，采用实验方法研究了带矩形重入腔的直肋微通道内的流动沸腾换热特性，获得了不同质量流率(200～500 kg·m^-2·s^-1)和不同热流密度(0～78.16 W·cm^-2)条件下微通道内的传热系数和压降，并与无矩形重入腔的直肋微通道内的流动换热性能进行了对比。结合流态可视化测量结果，对微通道内流动沸腾过程中的流态进行了分析。实验结果表明：相比无矩形重入腔的直肋微通道，带矩形重入腔的直肋微通道内表现出更好的传热特性，尤其是在高质量流率G>400 kg·m^-2·s^-1条件下，各流态下带矩形重入腔的直肋微通道的传热性能均有所提升，G=500 kg·m^-2·s^-1时提升了14.8%;重入腔结构对液相工质的毛细牵引效应，提高了直肋微通道在高热流密度下的换热能力和临界热流密度；带矩形重入腔的直肋微通道的临界热流密度比无重入腔直肋微通道提升了15.2%;在单相区，带矩形重入腔的直肋微通道内的压降损失略高于无重入腔直肋微通道；G=500 kg·m^-2·s^-1时，在两相区带矩形重入腔的直肋微通道内的压降损失相比无重入腔直肋微通道下降了约48%。

关键词

直肋微通道 / 换热 / 流动沸腾 / 重入腔 / 流态可视化

基金资助

陕西省自然科学基金资助项目（2023-JC-YB-340）; 国家自然科学基金资助项目（52076165）