具有尾流抽吸的高速微射流沸腾传热强化研究

摘要

射流沸腾现象具有高热流密度传热潜力，因此成为冷却技术开发方面的研究热点之一．然而，射流有可能导致沸腾气泡在传热面表面滞留，当前利用重力作用等被动方式清除尾流效果并不理想，制约了沸腾传热能力的进一步提升．为了避免上述问题，本文利用尾流抽吸方式有效排除沸腾气泡，防止其在传热面附近滞留，最终提升沸腾临界热流密度（CHF）．通过建立具有尾流抽吸功能的微射流沸腾实验系统，以水为工质在不同工况下针对微射流沸腾传热特性开展研究，详细分析尾流抽吸强度、射流速度、射流/抽吸距离等参数对微射流沸腾传热的影响．实验结果表明：增加尾流抽吸后微射流沸腾具有明显的传热强化效果．在本文的研究参数范围内，CHF均随着射流速度的增加而增大，射流速度对沸腾传热特性有显著影响；同时，调整射流/抽吸距离会对CHF产生影响．CHF在射流/抽吸距离d_i=d_o=1.1 mm条件下比d_i=d_o=0.5 mm获得提升．实验中获得的最佳数据如下：在尾流抽吸强度0.65 L/min、射流/抽吸距离1.1 mm条件下，射流速度为3.33 m/s时获得8.60 MW/m²的最高临界热流密度；射流速度2.33 m/s时获得了325 kW/（m²·K）的最佳传热系数．

关键词

尾流抽吸 / 射流沸腾 / 沸腾传热 / 临界热流密度 / 强化传热