PDF《空气 一水 鼓泡流动的阻力 与 蒸发 传 热特 性》

2 k W/ ( m K ) , 而鼓 泡接触式 换热 系 数达 到了7kW/ ( m K ) . 尽管换热强化很 明显 , 但 由于水科 和官下设计 的鼓泡层堰高较高, 因此空气通过鼓泡层的压降也很 大,这就使得该形式的空气 一 水鼓泡流难以在实际的 蒸发冷却设备中得以应用 . 笔者尝试使用水泵循环冷却水以降低鼓泡层的厚 度,在减小鼓泡层压降的同时仍能维持较大的传热系 ・ 收稿 日期 :

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0 4―

0 6―

2 2 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目(

5 0

2 7

6 0

7 3 ) 作者简介: 崔文智(

1 9

7 3一) , 男,安徽泗县人 , 重庆大学博士 , 主要从事两相流与传热强化研究. 第27卷第

1 1 期 崔文智 等:空气 一水鼓泡流动的阻力与蒸发传热特性

8 9 数.文中研究 了多孔板开孔率、 堰高、 空塔速度以及加 热热流密度对鼓泡层压降和传热的影响.

1 实验装置与测量 实验装置示意 图如 图1所示 .该装置包括 空气 一 水鼓泡流蒸发冷却系统 , 盘管加热系统和数据采集系 统 .空气经 由离 心风机从底部进入 空气 一 水鼓泡 流蒸 发冷却系统并穿过多孔板.多孔板上方水平 布置有

1 O 根换 热管 , 内插 电加热棒 加热 .在空气 流过 多孔板 的同时 , 冷却水经 由水泵输送到多孔板上部.空气和 水的流动形成鼓泡流, 所形成 的泡沫层将加热盘管浸 没.通电加热盘管, 加热盘管的表面发生蒸发换热. 图2是多孔板上绝热条件下空气 一 水鼓泡 流动的照 片.实 验中使 用 的多 孔板几 何参数 见表

1 .实验中使 用的仪器设备及其误差列于表

2 .在进气管道的直管 段上用 皮托管结合微 差压 计测 出气 流 的动压 , 进 而计 算出空气的流量.实验中, 加热盘管的外壁温度, 水的 进出El温度 , 空气 的进 出El温度 , 通过孔板 的压 降以及 空气的体积流量都由一套在线的 H P

3 4

5 7 A / H P

3 4

8 8 A 高精度数据采集系统来完成的. 图1实验装置示意图 温度测点 压力测 点④安培衰

0 伏特衰 图2 多孔板上绝热鼓泡流动状态照片 表1多孔板 几 何尺 寸表2测量仪 器 的误 差 参数 仪器绝对误差 相对误差/ % 温度 铜~0.

1 5 ~ C 0.

1 5 压差 U型管差压计

1 m m H

2 0

0 .

5 电压 伏特表

0 .

5 V

0 .

5 电流 安培表

0 .

2 A

0 .

5 2 鼓泡层压降特性 实验 首先进行 了 3块不 同开孔率 的多孔板 在没有 冷却水喷淋到板上时的空气压 降P( 称为空塔压 降) 随空塔速度 ( 即空气通过多孔板截面的平均速 度) 的变化情况.如表

1 所列 , 多孔板

1 、

2 、 3的开孔率 依次增大 .图 3给 出 了实 验结 果,从图中可 以看 出空 塔压降随空塔速度的增加而逐渐增加, 随多孔板开孔 率 的增大而减小 . l

2 O l

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6 o 宅402O00.20.40.60.81.0/1'

11・S图3空 塔压 降 随空塔 速度 的变化 通过调整多孔板上围堰的高度 / - / ( 分别为

3 O 、

6 O 、

8 O和100mm) , 进行 了不同泡沫层厚度条件下, 空气 穿越多孔板和泡沫层的阻力实验.由于空气穿过泡沫 层的速度难以直接测量 , 所 以这里仍采用空塔速度 进行 比较 . 图4给出了

3 块多孔板在堰高 为30mm时, 随 空塔速度的增加, 通过多孔板和鼓泡层 的压降变化. 图中实验结果表 明空塔速度越大 , 则压降越大.开孔 率较小的多孔板其压降较大 , 且随空塔速度 的增加较 快,而开孔率较大的多孔板则相反.堰高 为60mm时, 有类似的实验结果.空气通过鼓泡层的压降主要 和鼓泡层的空隙率有关 , 而鼓泡流的空隙率则与空塔 重庆大学学报(自然 科学版)2004牟 速度相对应 .