為探究有無(wú)超聲波作用下微細(xì)通道內(nèi)納米流體流動(dòng)沸騰傳熱特性,該研究設(shè)計(jì)了一種可以放置超聲波換能器的微細(xì)通道試驗(yàn)段,運(yùn)用超聲波振蕩法制備了納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、0.2%、0.3%的均勻穩(wěn)定TiO₂/R141b納米制冷劑。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)壓力為152 kPa,有效熱流密度的范圍為10.8～22.7 kW/m2,超聲功率為50 W,超聲頻率為23 kHz,質(zhì)量流率為121.1 kg/（m²·s）,入口溫度為35℃的工況下,在截面寬度為2mm的矩形微細(xì)通道內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)沸騰試驗(yàn)。研究結(jié)果表明:納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí)的傳熱系數(shù)較高,強(qiáng)化傳熱效果較好,超聲波作用下仍是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的納米流體強(qiáng)化傳熱效果較好,相對(duì)于無(wú)超聲情況下R141b平均飽和沸騰傳熱系數(shù)最大提高了89.9%。熱流密度對(duì)超聲波強(qiáng)化傳熱效果有很大影響,不同熱流密度下強(qiáng)化效果有明顯差距,聲場(chǎng)作用下納米制冷劑的平均飽和沸騰傳熱系數(shù)隨有效熱流密度的增大呈先增后降的趨勢(shì)。通過(guò)COMSOL軟件對(duì)通道內(nèi)汽液界面的聲場(chǎng)進(jìn)行了模擬,模擬結(jié)果表明超聲波在汽泡中的傳播較弱。對(duì)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的納米制冷... 

【文章來(lái)源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2020,36(19)北大核心

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【部分圖文】：

試驗(yàn)平臺(tái)示意圖

為探究在本文試驗(yàn)工況下，聲場(chǎng)對(duì)微細(xì)通道的強(qiáng)化傳熱機(jī)理，使用COMSOL軟件對(duì)微細(xì)通道內(nèi)汽液界面聲場(chǎng)的分布進(jìn)行模擬。假設(shè)汽泡脫離前為球形[26]，只考慮汽泡對(duì)聲壓分布的影響，不考慮汽泡受到的其他作用力。超聲波在通道內(nèi)沿流動(dòng)方向傳播，取一個(gè)含汽泡的截面作為計(jì)算模型，寬度為2 mm，長(zhǎng)度為6 mm。通道出入口設(shè)置一定壓力數(shù)值[27]，網(wǎng)格劃分采用COMSOL自帶的物理場(chǎng)控制網(wǎng)格并極細(xì)化處理，計(jì)算模型與網(wǎng)格劃分如圖2。2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

由于超聲波在液體工質(zhì)和汽液兩相流工質(zhì)中傳播的差異很大，可以通過(guò)數(shù)值計(jì)算模擬通道壁面上產(chǎn)生汽泡后通道內(nèi)的聲壓分布情況，在通道內(nèi)對(duì)一個(gè)汽泡進(jìn)行分析。在汽泡體積較小尚未脫離前，聲壓的正負(fù)交替使得汽泡發(fā)生振蕩，在本試驗(yàn)中，汽泡受到的合力方向朝著主流區(qū)斜向上，汽泡與微細(xì)通道加熱面的接觸線(xiàn)的收縮會(huì)使汽泡更容易從壁面脫離。如圖4所示，通道內(nèi)的聲壓分布在汽泡周?chē)l(fā)生了變化，在汽泡的兩側(cè)向中間聲壓逐漸衰減，且越靠近汽泡衰減越快，在汽泡內(nèi)衰減到最小值。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]超聲波作用下細(xì)通道換熱器流動(dòng)沸騰傳熱特性研究[D]. 王文.華南理工大學(xué) 2019
[2]基于不同表面能微通道Al2O3/R141b納米制冷劑流動(dòng)沸騰傳熱及動(dòng)態(tài)特性研究[D]. 鄧聰.華南理工大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3042621