水的流动沸腾.ppt

,北京航空航天大学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,关键词,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,水的流动沸腾,气液两相流,2013/11/20,主要内容,2,换热特性研究,1,流阻特性研究,2,一、换热特性研究,3,文献统计,1.,微通道,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验研究,Boiling heat transfer and two-phase flow of water in a single,shallow microchannel with a uniform diverging cross section,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,Cirtical heat flux for flow boiling of low pressure in vertical,internally heated annuli,2.,动载下,3.,临界热通量,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,4,研究需求,1.,微通道,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,Boiling heat transfer and two-phase flow of water in a single,shallow microchannel with a uniform diverging cross section,2.,动载下,3.,临界热通量,微尺度流动沸腾换热系数较高，受到重视,饱和沸腾研究较多，过冷流动沸腾研究较少,相比氟化物冷却剂，水更容易发生气泡合并,现象,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,5,1.,微通道,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,2.,动载下,3.,临界热通量,实验一：微管流动沸腾换热特性研究实验系统,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,6,1.,微通道,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,2.,动载下,3.,临界热通量,实验一：微管流动沸腾换热特性研究实验,系统（试验段）,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,7,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,实验二：微通道水的流动沸腾换热,实验,Boiling heat transfer and two-phase flow of water in a single,shallow microchannel with a uniform diverging cross section,Main,components,：,fluid,tank,Pump,Flowmeter,pre-heater,test,section,condenser,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,8,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,实验二：微通道水的流动沸腾换热,实验,Boiling heat transfer and two-phase flow of water in a single,shallow microchannel with a uniform diverging cross section,2 parts,:,Four heater-blocks,The test specimen with the rectangular channel,水流通过实验段微通道底面热单元加热，热单元热容很大，因此可以认为实验段热流量为常量。,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,9,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,实验二：微通道水的流动沸腾换热,实验,Boiling heat transfer and two-phase flow of water in a single,shallow microchannel with a uniform diverging cross section,The heat is transported via the three channel sides to the working fluid,and the heat fluxes are equal.,The wall temperature Tw is measured at 8 positions along the channel,viz.at Z=35,70,110,145,185,225,260,295 mm behind the channel inlet.,Flow patterns are observed at 5 positions along the ow passage,viz.60,120,180,240,300 mm from the channel inlet.,The experiments are performed for dierent mass and,heat uxes(mass uxes 50,100,300,500,700 and 1000 kg/ms,maximum heat ux about 100 kW/m).,研究背景,试验装置,数据,采集,结果分析,一、换热特性研究,10,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,Boiling heat transfer and two-phase flow of water in a single,shallow microchannel with a uniform diverging cross section,流量：由玻璃浮子式流量计测得，量程,0.44ml/min,，最大误差为,4%,温度,1,：实验段进出口及微管外壁面温度由,7,根直径为,0.5mm,的镍铬,-,镍硅热电偶进行测量,温度,2,：聚四氟乙烯保温套筒外表面由,4,根直径为,1mm,的,T,型热电偶进行测量,温度,3,：保温套筒开一条缝，利用红外热成像仪测量微管外壁面瞬态温度场,加热方式：直流稳压电源直接电加热,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,11,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,（一）微管壁面温度场的瞬态变化,：,实验一,图为,a:0,时刻的红外,图像。从,图中可以看到有数段柱塞状的图形，而相应的曲线图反映这些区域温度较高，相邻两柱塞区域间壁面温度较低。可以判断其显示的塞状流动。,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,12,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,（一）微管壁面温度场的瞬态变化,：,实验一,图,b,：,0.4,秒后，各个气塞合并，形成环状流，这个区域额温度也明显升高。,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,13,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,（一）微管壁面温度场的瞬态变化,：,实验一,图,c,：,0.8,秒后，温度明显下降，整个区域壁面温度均低于流体的饱和温度，此图应该是单相过冷流体经过时的图形。,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,14,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,（一）微管壁面温度场的瞬态变化,：,实验一,20,秒的测定时间内，整个温度场这三种图形胶体产生。,此时管内水的过冷流动沸腾流型变化基本上以单向流、汽塞流和环状流的交替产生为主,分析原因,:,流速较小时，局部产生气泡。由于尺寸限制，气泡快速合并成汽塞。,汽塞阻碍工质流动，压降增大，推动流体流动。当汽塞离开实验段出口，容积增大，压降减小，溢出使对应的出口温度迅速增大,汽塞级过冷水周期性的通过微管，造成出口温度及压降波动剧烈。,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,15,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,（二）,换热,特性,实验一,图一：饱和沸腾换热系数与干度的关系,进口温度不同，离实验段进口,70mm,处热电偶的换热特性曲线。质量流量分别为,132.7265.4kg/ms,，热流密度为,100250kW/m,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,16,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,（二）,换热,特性,实验一,图一：饱和沸腾换热系数与干度的关系,结果分析：,换热系数,h,随着干度增大而逐渐减小，但幅度很小。这可能是由于微管内流动沸腾中液滴的夹带并在壁面上沉积而导致的。,当干度较小时，随着流量的增加，换热系数反而减小。而当干度逐渐增大，质量流量对换热几乎不存在影响。,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,17,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,微管内水的流动沸腾换热,特性的,实验,研究,（二）,换热,特性,实验一,图二：进口温度对微管换热特性的,影响,不同流量下，进口温度对换热的影响情况。由上图可知，当流量较小时，进口温度对换热稍有影响，但是随着流量的增大，换热特性几乎不受进口温度的影响,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,18,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,（二）图一,实验二,Boiling heat transfer and two-phase flow of water in a single,shallow microchannel with a uniform diverging cross section,饱和状态下，热流量为,66kW/m,时，质量流量增大，换热系数减小,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,19,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,（二）图二,实验二,Boiling heat transfer and two-phase flow of water in a single,shallow microchannel with a uniform diverging cross section,热流量增大，传热系数增加,水蒸气即干度质量增大，传热系数减小,传热系数随着热流量而变化显著，属于核态沸腾,研究背景,试验装置,数据采集,结果分析,一、换热特性研究,20,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,总,结,在过冷沸腾状态下，过冷流动沸腾流型变化基本上式以单相流、汽塞流和环状流的交替产生为主。,饱和沸腾换热系数,h,随着干度的增大而逐渐减小，但减小的幅度非常小。这可能由于微管内流动沸腾中液滴的夹带并在壁面上沉积而导致的。,当干度较小时，随着质量流量的增加，换热系数反而减小。当干度逐渐增大，质量流量对换热几乎不存在影响。,当流量较小时，进口温度对换热稍有影响，但是随着流量的增大，换热特性几乎不受进口温度的影响。,分析结论,研究背景,试验环节,一、换热特性研究,21,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,飞行器在加速、减速或机动飞行时，运动载荷必然作用于机载两相流系统。动载作用和相分布的多变性（相密集、弥散、分层等等）使得两相间的力学关系发生变化，进而影响两相流动的传热特性。对于加热沸腾的两相流动，相变造成质传递和含气率变化，运动流型不仅沿流道不断发生变化，也会随过载的大小发生改变，导致流动计算复杂化。,由于其固有的复杂性、多样性以及现阶段测量手段的局限性，对其传热机理，流动特性，质量、动量和能量传递模型还没有较为肯定的结论。因此，动载作用下沸腾两相流传热机理还需从大量实验数据中归纳总结出来。,数据处理,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,一、换热特性研究,22,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,一、换热特性研究,23,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,一、换热特性研究,24,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,一、换热特性研究,25,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,在,实验开始前，先启动水泵对循环管道进行冲洗，然后排空液体，取下测试段对其认真清洗，之后安装好测试段，对整个工质回路进行气密性检查。考虑到实验所用的自来水在加热时会在加热器内出现结垢现象，因此每次实验都会充注已经沸腾过的热水来进行实验。,确认,气阀门关闭后，开启水泵将水充满整个管道后停止流动，打开,ADAM-4000,自动检测信号软件，调节电导探针测量仪，对各测量参数的零点初值进行记录，并在采集程序中做相应调整。,准备,工作结束后，再开启水泵和加热器对单相流动水加热至沸腾两相流,。,打开,采集程序和摄像机，检查转台上所有设备固定好后，开启、调节转台调频器，对不同动载下两相流特性进行实验并测试和记录相关参数和图像。,实验,结束后，先关闭调频器。待转台静止后，切断加热器电源，让流体在管内继续流动一段时间后再关闭水泵、阀门和其他电源。取下摄像机和笔记本电脑进行数据处理与分析。,实验步骤,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,26,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,27,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,28,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,29,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,小结,1,通过,实验，研究了水平管内流动水加热沸腾时两相流的基本流型，获得了静止和旋转状态下的沸腾汽-水两相流流型图，并分析了重力和离心力效应对沸腾流型,的影响,。主要工作归纳如下：,在,同一加热条件下，进行了转台在057r/min（测试段中心截面所受过载量为,02G）加速,过程中沸腾两相流的流型实验。从所摄图像资料中，发现并定义了新的流型,：冲击,流、高冲击交混流和低冲击交混流。,在,同一加热条件下，进行了转台在570 r/min（测试段中心截面所受过载量为,2 G0）减速过程中沸腾两相流的流型实验。获得了同样载荷下，由于转台的加 速、减速引起的流型非对称特性，并分析了气泡受力时的变形情况。,从,管内流体质点的受力角度出发，分析了造成两种变化过程中的流型变迁出现,非对称,现象的原因。,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,30,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,小结,1,通过,实验，研究了水平管内流动水加热沸腾时两相流的基本流型，获得了静止和旋转状态下的沸腾汽-水两相流流型图，并分析了重力和离心力效应对沸腾流型,的影响,。主要工作归纳如下：,在,同一加热条件下，进行了转台在057r/min（测试段中心截面所受过载量为,02G）加速,过程中沸腾两相流的流型实验。从所摄图像资料中，发现并定义了新的流型,：冲击,流、高冲击交混流和低冲击交混流。,在,同一加热条件下，进行了转台在570 r/min（测试段中心截面所受过载量为,2 G0）减速过程中沸腾两相流的流型实验。获得了同样载荷下，由于转台的加 速、减速引起的流型非对称特性，并分析了气泡受力时的变形情况。,从,管内流体质点的受力角度出发，分析了造成两种变化过程中的流型变迁出现,非对称,现象的原因。,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,31,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,32,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,33,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,34,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,35,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,36,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,37,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,利用,旋转实验台及流动沸腾装置，对水平管内沸腾两相流的流动及传热参数进行了一系列测量，并使用摄像机和流动可视化技术对流型进行了实时拍摄，得到了动载作用下的实验数据和图像。通过对试验数据和图像的分析整理，获得动载作用下气液两相流的部分流动及传热特性。主要结论归纳如下：,(1)过载对饱和沸腾两相流流型有一定的影响。加热时转台在 0-57r/min（即加热段中心处所受过载量变化为 0-2G）的加速过程中，会出现冲击流、高冲击交混流和低,冲击交,混流。,(2)过载对管内两相流动尤其是压力降及空隙率产生强烈影响。当加速度方向与流体流动方向相同时，过载可以看作是流体受到一个与流动方向相反的力的作用。所以过载会增大管内流体的流阻，阻碍管内流体继续向前流动。过载越大，流阻越大，液相,后壅,的现象越明显。即随过载增大，液相流量减小，进出口压差增大，空隙率减小。,(3)过载促进管外散热。静止时，管壁散热以辐射换热为主，而过载状态下，管外散热以强迫对流散热为主，且随着过载的增大，外掠圆管外壁的空气流速增加，其对流散热量迅速增大。,(4)过载削弱对管内流体的加热能力。静止时，两相流传热能力高于单相流，其主要因素就是潜热量的存在，而在过载增大过程中，两相流逐渐转变为单相流，其换热优点消失殆尽。,分析结论,研究背景,试验环节,数据处理,一、换热特性研究,38,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Behavior of air bubbles during subcooled water boiling,1.由于动载条件的复杂性，缺少可靠的数学模型，为了了解其流动与,传热特性,，通常采用实验方法来进行初探性研究。不过，我引用的三篇文章提到的同一个试验台，我觉得有些结果有问题。,2.通过分别介绍了两个实验台，我觉得有很大的意义。实验如何设计、包括实际操作中可能遇到的问题，都要预先尽量想到。有些问题是可以遇到再解决的，但是实验的设计思路一旦错了，就全盘有问题了。,3.动载实验畅想，火箭车实验。,分析结论,研究背景,试验,装置,一、换热特性研究,39,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Cirtical heat flux for flow boiling of low pressure in vertical internally heated annuli,Boiling of a liquid fluid is used for cooling and/or steam production in many technical applications,like power plants or,electronic devices,.However,the nucleate,boiling process,is limited by,the critical,heat flux(CHF),which is the highest heat flux that can,be dissipated,into a nucleate boiling system before the local,transition to,film boiling occurs.,Critical heat flux at low flow,low pressure conditions,is important,with respect to accident conditions of boiling,water reactors.,Nevertheless,available experimental data,and prediction,methods for these conditions are scarce.,分析结论,研究背景,试验装置,一、换热特性研究,40,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Cirtical heat flux for flow boiling of low pressure in vertical internally heated annuli,分析结论,研究背景,试验装置,一、换热特性研究,41,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Cirtical heat flux for flow boiling of low pressure in vertical internally heated annuli,The own,measured data are in accordance with,the tendencies and the,value region of the literature data,.,分析结论,研究背景,试验装置,一、换热特性研究,42,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Cirtical heat flux for flow boiling of low pressure in vertical internally heated annuli,The outlet pressure influence on the CHF values is similar for both,annuli,分析结论,研究背景,试验装置,一、换热特性研究,43,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Cirtical heat flux for flow boiling of low pressure in vertical internally heated annuli,It is evident that the CHF was detected always on the top end of the heated section for the large annulus,whereas the data points of small annulus are distributed in the upper half as described above.Moreover,the CHF position could vary in the axial and azimuthal position on the heated surface even for the same parameter set in case of the small annulus.,分析结论,研究背景,试验装置,一、换热特性研究,44,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Cirtical heat flux for flow boiling of low pressure in vertical internally heated annuli,the experimental values of both works are matching very well,.,分析结论,研究背景,试验装置,一、换热特性研究,45,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Cirtical heat flux for flow boiling of low pressure in vertical internally heated annuli,the CHF results for the different annular geometries of Rogers et al.and the present work at similar inlet subcooling enthalpy conditions,分析结论,研究背景,试验装置,一、换热特性研究,46,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Cirtical heat flux for flow boiling of low pressure in vertical internally heated annuli,The 3-k-factors correlation using the LUT1986 led to 70130%higher CHF values.Using the LUT200626 improved the performance with predicting errors of 3462%,but the experimental data were still over-estimated.,分析结论,研究背景,试验装置,一、换热特性研究,47,1.,微通道,2.,动载下,3.,临界热通量,Cirtical heat flux for flow boiling of low pressure in vertical internally heated annuli,The CHF value results from the LUT for tubes by inserting the correlated vapor quality.The calculated values of the rod-centered correlation illustrated in Fig.15were in good agreement with the experimental data in the applied range of low pressure and low mass flux.,主要内容,48,换热特性研究,1,流阻特性研究,2,二、流阻特性研究,49,文献统计,微通道,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,水平微管内水的流动沸腾压降特性实验研究,结果讨论,主要内容,试验,环节,二、流阻特性研究,50,矩形微槽,水平微管,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,研究背景,现存问题,本文内容,以微尺度相变理论为基础的微通道内流动,沸腾,的研究逐渐得到,重视。而,微通道内压降特性,正是,研究的主要问题,之一。,现有文献对单矩形微槽内水的流动沸腾压降研究尚不充分。,本文采用蒸馏水为实验工质，水力,直径,0.267mm,的矩形微槽为实验段，通过测量,沸腾时,进出口压降，获得压降变化特性，并在实验,范围内,考虑各参数效应提出新的流动沸腾压降实验,关联式。,结果讨论,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,51,矩形微槽,水平微管,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,实验装置图,经,除气后的水经高压小流量恒流蠕动泵由冷凝器降温和过滤器过滤后,进入,恒温水浴箱和辅助加热器进行预热，达到,一定进口,温度后进入实验,段。工质,通过实验段后经,冷凝器,回到贮液罐，形成,循环。,结果讨论,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,52,矩形微槽,水平微管,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,矩形微槽实验段图,不锈钢薄板上矩形微槽道截面,积,为,0.4mm0.2mm,(,宽,高,),，水力直径,为,0.267 mm,，,长度,80mm,。微槽,上部覆盖玻璃便于沸腾情况的高速拍摄，,利用直流,稳压电源加热薄电阻片间接加热水至沸腾,；进出口,联箱和整个实验段四周用聚四氟乙烯,进行保温,；压力与温度测点布置在进出口联箱处；,压力传感器,垂直布置，从而有效减小压力,测量误差。,结果讨论,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,53,矩形微槽,水平微管,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,试验现象,在起始沸腾时,实验观察发现压降和出口温度的波动较大，呈现周期性的上下波动，且两者呈一一反相对应。,在过冷沸腾时,两相流动表现为蒸汽与过冷水交替出现。由于水力直径较小，气泡会快速合并，形成汽塞。当汽塞一离开实验段出口时，由于出口处容积的突然增大，压降迅速减小，此时蒸汽从出口处的溢出使对应的出口温度迅速增大。,在过冷沸腾时,出口温度基本维持饱和温度，此时稳定的饱和蒸汽环状流和饱和水的交替出现，压降及出口温度波动减小。,结果讨论,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,54,矩形微槽,水平微管,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,压降分析,本,实验采用的进口温度均低于进口,压力下,的饱和温度，实验段的前端必定是,单相流发展段。,实验前端压降分析,两相压降,=,为实验所测进出口,压降,-,单相压降,冷却,工质单相流动的压降变化,为,为,密度,；为,过冷段长度，由热平衡,计算,得到,；,为,水力直径,；为摩擦因子。,结果讨论,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,55,矩形微槽,水平微管,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,压降分析,实验两相压降分析,由于,采用水平布置，因此可忽略重力压降，实验两相压降由摩擦压降 和加速度压降 两部分,组成。其中,，加速度压降采用,Zivi,的空泡率关联式进行,计算,两相,摩擦,压降,结果讨论,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,56,矩形微槽,水平微管,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,为了得到两相摩擦压降关联式采用,L-M,方法,进行处理,，得到,两相摩擦压降,修正因,子 与,LockhartMartinelli,参数,X,的,变化,关系。,当,X,较小时,，随,X,的增大而减小,，,相同,进口温度下,，的,变化随,流量,的增大而增大；当,X,大于,0,.,3,时,，,随,X,增大而增大,，而,几乎不受,流量,的影响。,结果讨论,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,57,矩形微槽,水平微管,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,右图为实验,数据与已有常规尺度管槽和,微尺度,管槽分相模型的比较,结果的,误差的原因,本,实验是矩形单微槽内水的流动,沸腾,实验，由于水的气泡脱离直径较大，气泡更易,合并,，即使在过冷状态下也会产生汽塞，阻碍液体,的正常,流动，并相应引起压降及出口温度的剧烈,波动,而,造成。,结果讨论,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,58,矩形微槽,水平微管,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,对,加速度压降采用,Zivi,空泡率关系式,进行计算,，利用分相模型及,Collier,关联式进行两相,摩擦,压降计算结合实验结果及与其他模型的,比较结果,，对,Mishima and Hibiki,关联,式稍做改动,，考虑,水力直径及流量影响建立了水平布置矩形,单微,槽内水流动沸腾的压降关联式，,结果讨论,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,59,矩形微槽,水平微管,矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验,研究,右图,示了不同质量流速，进口,温度,45,下所有,实验,数据与新的压降关联式的比较情况，其,平均误差,分别为,14,.,8,，,10.9,，,15.4,，,9.3,。总体,上该模型与实验数据符合得,很好。对所有,的实验数据与本压降关联式进行比较，其平均绝对误差,为,12.6,。,分析结论,试验结果,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,60,矩形微槽,水平微管,水平微管内水的流动沸腾压降特性实验研究,研究背景,近年来研究表明：以,微尺度相变理论,为基础的微通道内流动沸腾不仅取得了非常好的换热效果，并且利用冷却工质的相变潜热使表面温度保持在一个较低的安全温度之内。,出现的问题：,微通道内过大的,压降,做过的研究：,冷却工质的,压降特性、提出,适用各自范围的实验关联,式,本文内容,对不锈钢微管的实验段进行电加热至沸腾，沸腾稳定后测量进出口的压降。,通过改变流量参数、进口温度参数、加热热流密度来获得水平微管内水的流动沸腾的压降变化特性，并考虑了在实验范围内的个参数引起的效应，然后提出微管内水的流动沸腾压降实验关联式。,分析结论,试验结果,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,61,矩形微槽,水平微管,水平微管内水的流动沸腾压降特性实验研究,实验,装置图,分析结论,试验结果,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,62,矩形微槽,水平微管,水平微管内水的流动沸腾压降特性实验研究,实验,段组成,分析结论,试验结果,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,63,矩形微槽,水平微管,水平微管内水的流动沸腾压降特性实验研究,数据采集和处理,流量,-,玻璃,浮,子式流量计,1,实验段进出口温度,-,镍鉻,-,镍硅热电偶,2,实验段进出口压力值,-,压力传感器,3,分析结论,试验结果,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,64,矩形微槽,水平微管,水平微管内水的流动沸腾压降特性实验研究,参数设置,进口温度,T,in,分别为,30,、,60,、,75,流量范围,G,为,79.62-238.85 kg/,（,m,2,s,）,有效加热热流密度,27.8-91 kW/m,2,T,in,=60,G=132.7,kg/,（,m,2,s,）,q=80,kW/m,2,分析结论,试验结果,主要内容,试验环节,二、流阻特性研究,65,矩形微槽,水平微管,水平微管内水的流动沸腾压降特性实验研究,过冷沸腾,-,其两相流动是蒸汽与过冷水交替出现而形成的,.,当局部区域气泡产生后,由于管径较小,气泡会快速合并,形成汽塞,.,汽塞的存在并且扩大阻碍了工质的流动,压降开始增大,推动两相流体向前流动,.,当汽塞离开实验段出口,由于出口处容积的突然增大,压降迅速减小,此时蒸汽从出口处的溢出使