以"界面汽化热阱"增强传热的原理研究池核沸腾传热问题

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沸腾是取出热量十分有效的方法,一直受到传热界的关注。近年来,由于微电子设备、大型计算机等高新技术的迅速发展,需要在小体积内取出大量的热,因之池沸腾成为研究高热通量取出技术中的前沿课题。 沸腾传热速率较单相对流传热快的多.其主要原因是在沸腾泡核生长时,汽泡底部液体微层表面的液相汽化,带出潜热,形成了一个热阱使传热显著增强。这种由于形成热阱而使传热增强的作用。称为“界面汽化热阱效应”,可以由LDCT法与传热测定同时进行的实验方法加以分离。本文采用这一测定方法在一沸腾池中以0.005MK3Fe(CN)6十 0.005MK4Fe(CN)6十1MNaOH溶液为介质研究了核沸腾时的“汽化热阱”,测得了“界面汽化热阱效应”随热负荷的改变,并对实验中以LDCT测定获得的对流传热数据进行了分析与数据关联。 由于大型计算机和微电子设备等技术的迅速发展,高介电液体在微小放热壁面上的沸腾取出热量的研究受到深切关注。由于高介电液体对固体壁面的高润湿性,在沸腾开始时产生严重的温度偏异和沸腾滞后使放热壁面产生显著的温度波动,导致微电子元件产生噪音,严重地影响了元件的操作性能和使用寿命。本文进行了有关这方面问题的实验,并对文献发表的数据与结果以“界面汽化热阱”的概念作了分析和评述。 溶解气体对沸腾传热具有一定的影响。本文以增强“界面汽化热阱效应”的观点,对溶解气体解吸影响沸腾起始时的滞后作了分析,并以实验进行了研究。在实验中连续通入N2 气以保持沸腾液体中含有一定浓度的溶解气体,研究了其对沸腾传热的影响,并作了分析。 本文采用AEDT和HBS两种表面活性剂对沸腾滞后、“界面汽化热阱效应”的影响作了实验研究的探索。认为各种不同类型表面活性剂对沸腾传热的影响以及其作用机理是一个相当复杂的问题,有待进一步作深人的研究。 本文还在理论上对于单个汽泡动态变化过程的池核沸腾传热进肾了初步分析计算。计算结果表明,在汽泡的尘长阶段,壁面温度有明显地降低,这一阶段的时间很短。而在汽泡脱离后至新的汽泡重新生长,壁面温度较为缓慢的升高。 “界面汽化热陕效应”可以应用于其它一些类型的相变传热过程中。本文以互溶性冷剂在热液相中直接接触汽化冷却结晶为对象,应用“界面汽化热附”的概念对其汽化传热特点进行了分析。由于这种互溶性体系界面是不分明的,本文提出了“模糊界面”的概念,并按Hiebie的渗透模型作了初步的分析。
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