狹窄加熱表面上池沸騰傳熱過(guò)程的汽泡成核及成長(zhǎng)特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、沸騰傳熱過(guò)程是在固液界面上形成大量汽泡，并由液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)的復(fù)雜相變傳熱過(guò)程。雖然通過(guò)過(guò)去幾十年的研究總結(jié)了大量關(guān)于沸騰傳熱的經(jīng)驗(yàn)公式，但這些經(jīng)驗(yàn)公式中大多沒(méi)有包含關(guān)于表面性狀和汽泡成核特點(diǎn)的參數(shù)。為了揭示沸騰換熱中汽泡成核以及生長(zhǎng)機(jī)理，本文發(fā)展了沸騰可視化實(shí)驗(yàn)裝置以觀(guān)察沸騰汽泡成核及生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)變化。主要工作包括：
　　首先，搭建了沸騰可視化換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括透明腔體，核心加熱部件，直流電源，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)。其中，透明腔

2、體和核心加熱部件是實(shí)驗(yàn)的主要部件；直流電源用以提供加熱芯部恒定的熱量；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用以記錄加熱部件的動(dòng)態(tài)溫度變化數(shù)據(jù)；而圖像采集系統(tǒng)則進(jìn)行汽泡成核及生長(zhǎng)的圖像信息記錄。
　　對(duì)圓形表面和狹窄表面這兩種加熱表面的水工質(zhì)的沸騰換熱實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了觀(guān)察，并考察了不同的粗糙度對(duì)沸騰換熱的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在自然對(duì)流區(qū)域，表面粗糙度對(duì)沸騰換熱的影響很有限，而在核態(tài)沸騰區(qū)的影響則很明顯。并且隨著表面粗糙度的增加，由于壁面的汽化核心數(shù)目的增多，

3、沸騰曲線(xiàn)向左移動(dòng)。
　　與此同時(shí)，觀(guān)察了圓形表面和狹窄表面這兩種加熱表面下汽泡成核及生長(zhǎng)的過(guò)程，并基于時(shí)序列圖像定量分析了單個(gè)和多個(gè)汽泡生長(zhǎng)及脫離過(guò)程中直徑、體積、高度以及接觸角的變化規(guī)律。結(jié)果表明，在單個(gè)汽泡成核及生長(zhǎng)過(guò)程的初期直徑變化最大，從無(wú)到有，高度變化則慢慢變大；隨著汽泡的生長(zhǎng)，直徑的增長(zhǎng)速率先增大后減小，而高度的增長(zhǎng)速率則先減小再增大。汽泡的融合現(xiàn)象則分為孤立汽泡，大小汽泡融合，相似大小汽泡融合。汽泡在融合過(guò)程中，高度