一、考虑流体湿润性影响的核沸腾Rohsenow修正模型（论文文献综述）
冉令鸿[1]（2021）在《多孔介质内分散自由颗粒结构表面强化核沸腾传热性能与应用》文中提出随日益突出的资源问题,研究者对热能利用率的要求越来越高。沸腾传热因较多的汽化潜热而被用来解决大功率器件高散热问题。改善沸腾传热的表面结构是强化传热性能的重要方法,优异的传热表面具有更多的核化点,更大的传热面积和更快的汽泡脱离频率。为进一步使传热表面起沸难度减弱,核化点数量增多,汽泡脱离频率加快,本文设计了自由颗粒/多孔介质复合表面。该结构的设计思路为:利用自由颗粒的高导热性和自由性,在自然对流阶段,起到扰动热边界层,减小热阻,减弱起沸难度的作用;在核沸腾阶段,自由颗粒与多孔介质产生夹角形成空腔结构,使核点化数量增多。另外,自由颗粒扰动微液层,促使液相回流,缩短汽泡生长周期。本文以烧结金属丝网和烧结铜颗粒为多孔介质,向其中分散自由颗粒构成自由颗粒/多孔介质复合表面。采用不同表面张力的水和无水乙醇为工质进行了沸腾实验,研究了多孔介质内自由颗粒对沸腾强化传热性能的作用机理,考察了自由颗粒体积分数（10%、15%、20%、25%）、金属丝网的孔径尺度（150目、180目、200目、220目）和厚度（2层、3层、4层、5层）对沸腾传热性能的影响,并利用可视化方法对水和无水乙醇两种工质在多孔表面汽泡成核、生长及脱离的沸腾现象进行了实验验证,从汽泡动力学角度对自由颗粒/多孔介质复合表面的沸腾强化机理进行了理论分析。以烧结金属丝网为多孔介质的自由颗粒/金属丝网复合表面沸腾传热性能得到了明显增强。以水为工质,自由颗粒（20%体积分数）/多孔介质（200目3层金属丝网）复合表面传热性能最佳,与光滑表面相比,该表面起始过热度降低5.9oC,临界热通量增大2.3倍,传热系数增强3.5倍以上;以乙醇为工质,自由颗粒（20%体积分数）/多孔介质（200目3层金属丝网）复合表面传热性能最佳,与光滑表面相比,该表面起始过热度降低14.8oC,传热系数增强4倍以上。以烧结金属颗粒为多孔介质的自由颗粒/烧结颗粒复合表面沸腾传热性能得到了明显增强。对于不同体积分数自由颗粒/烧结颗粒复合表面:以水为工质,自由颗粒（20%体积分数）/多孔介质复合表面传热性能最佳,与光滑表面相比,该表面起始过热度降低6oC,临界热通量增大3倍,传热系数增强3倍以上;以乙醇为工质,自由颗粒（20%体积分数）/多孔介质复合表面传热性能最佳,与光滑表面相比,该表面起始过热度降低14.6 oC,传热系数增强2.5倍以上。以多孔介质沸腾传热模型为基础,分析多孔介质内分散的自由颗粒强化沸腾传热机理并根据关系式验证自由颗粒的强化作用为:在自然对流阶段,多孔介质内自由颗粒受到冷热流体自然对流产生牵引力的作用下,扰动热边界层,减小热阻;在核态沸腾阶段,微层蒸发且液相回流,推动自由颗粒向微液层移动,扰动微液层,进一步促进液相回流,避免微液层干涸,从而缩短汽泡生长周期。另外,金属自由颗粒导热速率大于液相,且其与多孔介质产生夹角形成空腔结构,使核点化数量增多,增强了传热效率,从而强化沸腾传热。将核态沸腾经验式拟合与沸腾实验结果进行对比,发现沸腾实验结果与经验式模拟结果相差不大,从而证明实验结果的可靠性。
李耘衡[2]（2021）在《微结构表面沸腾换热特性研究》文中指出随着时代的发展,为了保持设备的性能,需要大量散热,使材料的温度保持在规定的限度以下。由于相变潜热的存在,沸腾传热是最有效的换热方式之一。因此,如何提高沸腾传热系数（HTC）和沸腾换热的临界热流密度（CHF）是沸腾换热研究的重点。由于沸腾传热过程中气泡的生长受到表面结构影响极大,改性表面的沸腾传热特性受到了研究者的广泛关注。本文通过搭建池沸腾可视化实验台,研究表面润湿性对核沸腾传热的影响。采用化学刻蚀法制备了亲水性铜表面,涂层法制备了疏水性铜表面,机械打磨法制备了光滑铜表面,并通过在亲水表面上涂抹不同大小的特氟龙涂层制备六种不同疏水面积比的混合润湿性铜表面,在常压下以去离子水为工质,对各表面进行了池沸腾实验。通过对实验数据的分析,总结了润湿性影响沸腾传热的机理。本文主要工作内容如下:（1）根据得到的沸腾曲线和传热系数曲线,分析三种单一润湿性铜表面的沸腾传热特性。结果表明,对比沸腾曲线和气泡动力学行为可以发现,在低热流密度状态下,沸腾传热主要由表面的气泡覆盖决定,疏水表面的沸腾换热效率要好于亲水表面。随着热流密度的增加,连接大气泡和壁面的水蒸气通道在强化换热中起着重要的作用。疏水表面上的气泡聚合形成气泡膜,破坏了蒸气通道,使HTC和CHF明显小于亲水表面的HTC和CHF。亲水表面的HTC可达54.85k W·m-2·K-1,是疏水表面的2.3倍。（2）通过对比各表面的沸腾曲线与传热系数曲线,发现当沸腾换热接近临界热流密度时,沸腾表面的HTC仍然增大。为了更好地评价沸腾传热效率,引入了单位过热度热流密度增长率的概念。并记录了各润湿性表面单气泡和多气泡的动态行为,研究了沸腾传热机理。结果表明,气泡行为特征与本文所提出的单位过热度热流密度增长速率具有很高的一致性。（3）在单一润湿性铜表面沸腾换热特性基础上,继续对不同疏水面积比的混合润湿性铜表面的沸腾传热特性进行池沸腾实验研究。通过绘制沸腾曲线和传热系数曲线对六种沸腾表面进行了沸腾传热性能的对比。结果表明,混合润湿性铜表面的最佳疏水面积比为39.6%,其在93.97W/cm2时接近临界热流密度状态,最高传热系数为50.23k W·m-2·K-1,CHF和最高传热系数分别比亲水表面提高了27.8%和47.56%。当疏水面积比小于39.6%时,随着疏水面积比的增大,表面的沸腾传热性能越强;当疏水面积比大于39.6%时,则相反疏水面积比越大,沸腾传热性能越差。并通过高速摄像机记录的气泡动态行为分析了混合润湿性表面的沸腾传热机理,可视化结果表明,混合润湿性铜表面的疏水区域可以降低沸腾起始点的过热度,从而促进沸腾的发生,提高其在低热流密度状态下的沸腾传热性能。而在中高热流密度下,亲水区域产生脱离频率高的气泡,并与疏水区域的气泡合并产生大气泡,从而带走更多的热量,提高了沸腾传热性能。
龚志明[3]（2020）在《全氟烷基型表面活性剂水溶液池沸腾换热研究》文中研究表明核态池沸腾换热在核电、空调制冷、工业制造及航空航天等领域应用广泛,强化核态池沸腾换热一直是工程传热传质研究的重要方向。表面活性剂可降低水溶液的表面张力,作为一种强化沸腾换热的创新手段,探讨新型表面活性剂具有重要意义。本文选择三种不同离子特性的全氟烷基类新型表面活性剂:全氟烷基季铵碘化物（Le-134）、全氟烷基磷酸酯（Le-107）、全氟烷基聚醚（Le-180）,探究其水溶液的池沸腾现象与换热规律。主要研究工作内容及结论如下:1.全氟烷基类新型表面活性剂水溶液界面性质研究（1）Le-134,Le-107,Le-180可分别将去离子水的表面张力降低至16m N/m,19m N/m,18m N/m。三种全氟烷基类新型表面活性剂水溶液的临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration,CMC）大小关系为Le-180（15ppm）<Le-134（40ppm）<Le-107（150ppm）。Le-134,Le-107和Le-180分子在汽-液界面处的饱和吸附量Гmax大小关系为Le-107<Le-134<Le-180。亲疏水基结构和反离子作用对三种新型表面活性剂分子的静态表面张力特性有着重要影响。疏水基团中的氢原子被氟取代后提高了Гmax,因此具有很高的表面活性。（2）动态表面张力方面,Le-134降低表面张力的速度较快,Le-180次之,Le-107最慢。在浓度超过CMC后,Le-134水溶液在10s左右溶液表面张力即降低到20m N/m以下,经过大约30s达到界平衡状态。Le-107水溶液经过30s左右表面张力降低到大约30m N/m,经过大约70s达到界平衡状态。Le-180水溶液40s左右降低到20m N/m,大约50s表面张力变化到界平衡状态。三种表面活性剂水溶液在低浓度时均属于扩散控制吸附;在高浓度时,吸附过程变化为混合动力控制吸附。新型表面活性剂水溶液表观扩散系数（Da）随着浓度增大而减小,吸附势垒（Ea）随着溶液浓度增大而增加。其吸附动力特性差异的主要原因可能是由于分子结构不同和存在胶束等对吸附势垒产生了影响。空间位阻越大,胶束裂解时间尺度越长,吸附势垒越大。2.全氟烷基类新型表面活性剂水溶液池沸腾换热研究在10-300ppm内配制了不同浓度的Le-134、Le-107、Le-180水溶液,并在热流密度10-80W/cm2范围内进行了核态池沸腾换热研究。通过可视化实验方法使用高速摄像机拍摄了汽泡行为并记录了沸腾曲线。结果表明:（1）全氟烷基类新型表面活性剂的添加明显改变了池沸腾中的汽泡行为。在Le-134和Le-180水溶液中,随溶液浓度增加在沸腾表面产生的汽泡数量明显增多,汽泡尺寸明显减小。热流密度较低时,汽泡脱离过程中汽泡合并现象减少,脱离的汽泡更接近球形。此外,还在Le-134和Le-180水溶液中发现了汽泡射流现象。全氟烷基类新型表面活性剂对于界面特性的影响是改变汽泡行为的主要原因。表面张力的减小增大了汽化核心密度,减小了汽泡脱离直径。表面活性剂分子的两亲特性和静电斥力作用减小了汽泡合并趋势。（2）Le-134和Le-180水溶液可以有效强化池沸腾换热,并且强化效果随着浓度增加更加显着。在热流密度10W/cm2下,浓度为300ppm的Le-134水溶液强化沸腾换热效果最为显着。相比去离子水的沸腾换热系数（Heat Transfer Coefficient,HTC）增加109.1%,壁面过热度减小49.3%。而Le-107水溶液浓度增大至80ppm后由于润湿性较差生成的汽泡难以从沸腾壁面脱离。全氟烷基类新型表面活性剂降低表面张力的高效能是其具有出色强化沸腾换热能力的原因。此外,汽泡射流作用带来的扰动也强化了汽-液间对流换热过程。换热特性与三种表面活性剂的动态吸附特性和润湿性密切相关。随着浓度增加,吸附效率越高,润湿性越好,因而强化沸腾换热效果越显着。3.沸腾换热模型的验证与分析（1）将实验结果与Kolev提出的HTC模型进行分析及验证。发现该模型与去离子水工况数据吻合较好,偏差在10%以内;与Le-134和Le-180水溶液实验数据有一定差距,偏差在30%左右。造成差异的原因可能是Le-134和Le-180分子的动态吸附特性对HTC的变化趋势有所影响。（2）使用Zuber提出的临界热流密度模型（Critical Heat Flux,CHF）预测了Le-134和Le-180水溶液的临界热流密度。发现Le-134和Le-180水溶液的CHF理论计算值约为80-90W/cm2,相比去离子水降低大约21%-30%。Le-134和Le-180的添加在高热流密度下增大了汽泡流之间的合并,因此有减小CHF的趋势。
郭强[4]（2020）在《润滑油对三元非共沸混合工质R447A水平管管内流动沸腾传热特性影响研究》文中研究指明制冷热泵系统中由于压缩机需要润滑,润滑油会不可避免地进入到整个系统,润滑油与制冷剂混合会影响系统的传热,因此需要对含油的制冷剂换热情况进行研究。本文以新型三元混合工质R447A（质量组分68%R32/28.5%R1234ze（E）/3.5%R125）为目标工质,研究POE类润滑油对三元非共沸工质传热特性的影响。通过开展润滑油与制冷剂的相分离研究、含油的混合物粘度特性研究、含油制冷剂核态池沸腾研究及含油工质水平管管内流动沸腾换热研究,探究润滑油对工质换热的影响,并进行机理解释。（1）进行了R447A/润滑油混合物物性研究。通过相分离实验,得到了R447A/润滑油混合物相分离曲线。实验结果表明在不同的油浓度情况下R447A与润滑油溶解或分离是变化的。在低油浓度时,润滑油与制冷剂相互溶解,随着油浓度上升,R447A与润滑油发生相分离,油浓度继续增大,R447A与润滑油再次发生相溶解。通过粘度实验测试发现润滑油粘度是制冷剂的10～20倍,随着油浓度提高,混合物粘度也随之增长。采用非线性物性计算方法对混合物物性进行计算,为沸腾传热研究提供物性数据。（2）开展了R447A/润滑油混合物池沸腾换热研究。通过测试R447A/润滑油传热特性及池沸腾现象的观测,发现随着油浓度的增加,更易产生气化核心,液体过热度降低,液体发泡密度增强,气泡体积变小,传热系数相比不含油工质得到提高,但由于润滑油的加入,粘性阻力以及表面力增强,气泡上升速度减缓而且不易合并。基于非均匀成核理论和吉布斯自由能,对池沸腾发泡进行理论研究,研究表明,随着气泡接触角增大,胚泡临界半径减小,气泡生长所需有效能也降低。油浓度上升表面润湿性增强,气泡接触角增大,有利于发泡进行。与实验观察到的发泡现象一致。（3）为了与含润滑油工质流动沸腾换热比较,进行了不含油工质水平管管内流动沸腾研究。研究表明纯工质传热系数高于混合工质,R32传热系数高于R1234ze（E）,两组R32/R1234ze（E）二元混合工质与R447A传热系数相近,混合物传热系数低于纯工质,主要原因是后者的传热过程产生传质阻力。为了更好的预测三元混合物的流动沸腾换热,提出了考虑传质影响的无量纲修正因子1/Rt应用到传热系数预测模型中,改进的模型对无油混合工质实验数据及文献数据的预测误差小于20%。该模型修正物性后对含油R447A水平管流动沸腾换热系数的预测平均绝对误差19.98%。（4）对R447A/润滑油混合物流动沸腾换热过程的流体流型进行了观察,发现油的加入加速了由间歇流向环状流的转变,可促进流体换热。与不含油工质流型相比,含油工质环状流的液相区夹带大量气泡,局部油浓度升高,对流蒸发受到抑制。根据实验结果获得了油强化因子,并引入不含油三元混合物的传热系数预测模型中,对含油R447A传热系数的预测精度可达20.4%。基于熵产理论,对含油制冷剂混合物流动沸腾压降以及传热造成的熵产进行推导和量化,结果表明随着质量流速的增加,油对压降的熵产贡献可以抵消油对传热系数的积极影响。从传热熵产角度推荐1%的油浓度。（5）含油R447A混合物水平管管内流动沸腾换热研究结果表明润滑油可以提高流体传热系数,特别是以核态沸腾为主的低干度区。但在高干度时,传热系数反而降低。润滑油对R447A流动沸腾换热的影响可以总结为三个阶段:低干度时,POE润滑油与制冷剂互溶,润滑油的亲水基团能够增强传热表面润湿性,润滑油活性物质和添加剂能够增加气化核心,提高发泡效率,促进核态沸腾换热。润滑油使工作液表面张力增大、润湿性增强,加速了环状流形成而未出现相同干度下不含油时的分层流,环状流使液膜变薄,有利于换热。随着干度的增加,混合物的局部油浓度提高,制冷剂与润滑油发生相分离,分离出的部分润滑油会附着于传热表面成为热阻,溶于制冷剂的润滑油使液相工质表面力、粘度进一步增大,使得制冷剂气泡体积变小,而且气液界面处高表面力的含油液相阻碍了气泡的聚合,也增加了对流蒸发气液界面的蒸发阻力,不利于对流蒸发换热,但蒸汽加速作用和润滑油的发泡仍起到积极的作用,含油R447A的传热系数随着干度的增加而增长,但比无油R447A的增长趋势要慢很多。高干度时,混合物液相局部润滑油比例急速上升,而且油与制冷剂再次相溶,混合物液相粘度、表面张力快速提高,核态沸腾受到抑制,气泡在液膜层中流动,不易与主流气相汇合,此时对流蒸发换热气液界面的油浓度梯度区增大,产生的质扩散阻力增强,对流蒸发换热受到抑制,流体传热特性降低。
吕燕[5]（2020）在《不同金属基底上油田地热水防腐防垢涂层制备及池沸腾特性》文中研究表明在油田地热水的热能利用过程中,常存在着换热设备和管件的腐蚀与结垢问题,尤其是结垢问题,使传热效率下降,能耗增加,是一个尚未很好解决的世界性难题,制约着该类能源的高效利用。微纳米涂层方法被认为是一种具有较大潜力的防腐防垢及强化传热的前沿新技术。本论文首先基于已有的研究工作基础,针对不同金属基底,研究制备了用于华北油田伴生地热水的防腐防垢微纳米涂层,探索了其防腐防垢机理;其次,考察了所研究制备的钛基防垢涂层在垂直加热面上的池沸腾传热及防垢性能;最后对垂直加热面上池沸腾传热过程中的气泡动力学行为进行了数值模拟和验证研究。本文的主要研究内容及结果具体如下:（1）针对华北油田伴生地热水,采用液相沉积法,在不锈钢基底上,制备了二氧化钛和二氧化钛-氟硅烷两种材料涂层样片,与未进行涂层处理的抛光不锈钢样片一起,开展了三种样片在模拟华北油田地热水中的腐蚀和结垢行为研究。结果表明,二氧化钛-氟硅烷复合材料涂层表面因其疏水性等原因表现出较好的防腐和防污性能,是华北油田伴生地热水应用中的较为适宜的材料表面;对于含有一定比例(Voil:Vwater=1:15,1:25,1:35,1:45和1:55)原油的华北油田地热水,结晶垢和油污会竞争附着在涂层材料表面,且沉积到表面上的结晶垢会增加表面粗糙度,从而更易黏附油污以及沉积结晶垢。（2）针对铜材在热能利用过程中的存在的结垢和腐蚀问题,研究了铜基超疏水微纳米涂层的制备工艺。在实验条件下获得的较优制备工艺条件为:乙醇溶液中十八烷酸的浓度为0.02mol/L,浸泡温度35℃,浸泡时间120 h。在铜基表面形成的超疏水涂层的水静态接触角达157°,接触角滞后约为4.2°。超声辅助刻蚀可以显着缩短刻蚀时间,提高刻蚀均匀度。电化学分析表明,与抛光铜表面相比,铜基超疏水涂层具有更好的防腐防垢性能。（3）针对钛材换热器在热能利用过程中存在的腐蚀与结垢问题,研究了钛基Ti O2纳米管多孔阵列结构超疏水涂层的阳极氧化制备工艺。在实验条件下获得的较优制备工艺条件为:以0.14mol/L Na F和0.5mol/L的H3PO4混合液为电解液,电解电压25V,电解温度50℃,超声辅助阳极氧化时间为1h,然后500℃下煅烧2小时,最后,用氟硅烷疏水改性。制得的钛基超疏水涂层的水静态接触角达161.8°。与纯钛表面和未经疏水改性的钛基二氧化钛纳米管阵列表面相比,制备的钛基超疏水涂层具有较好的耐蚀性和抗垢性。（4）利用池沸腾实验装置,研究了上述开发制备的防垢钛基超疏水涂层在垂直加热面上的池沸腾传热性能及池沸腾防垢效果,并与未疏水改性的钛基超亲水涂层和裸钛表面进行了比较研究。垂直加热面有利于消除颗粒重力沉降对实验结果造成的影响。结果表明,在低热通量范围内,超疏水Ti O2纳米管阵列表面的池沸腾传热性能优于无涂层的裸钛表面和超亲水Ti-Ti O2纳米管阵列表面。在Ca CO3溶液池沸腾过程中,所制备的超疏水Ti O2纳米管阵列表面的污垢热阻,显着低于裸钛样片和超亲水Ti O2样片,显示出较好的池沸腾抗垢性能。（5）针对加热面垂直放置的池核沸腾传热装置系统,建立了垂直加热面上单个气泡产生、生长和脱离的传热模型,并采用MATLAB编写的程序求解和分析了该数学模型。结果表明,增大输入的热通量,可以显着提高气泡的脱离频率;高热通量比低热通量具有更大的传热系数。模拟结果与实验结果对比,一致性较好;与Duan等学者的实验结果相对比,在曲线形态上吻合较好。上述研究结果对于实现油田伴生地热能的高效经济利用具有重要的指导意义,对于同样面临污垢问题的其他工业也有一定的参考价值。
贺文介[6]（2020）在《基于LBM方法的超亲水/超疏水组合表面的沸腾冷凝特性研究》文中研究表明在流动过程中,往往伴随着对流以及微尺度的传输等现象,而在沸腾以及冷凝过程中尤为明显。在沸腾和冷凝过程中,常常涉及汽泡和液滴的成核长大和脱离过程,并且在航天、核能、材料、动力、石油以及能源化工冶金等领域具有举足轻重的地位。在汽泡动力学中,包括工程热力学、流体力学以及传热学等学科,由此汽泡动力学也是学科交叉性很强的基础性研究,在工程应用领域以及科研领域具有极其重要的价值。同时汽泡动力学涉及汽泡在受热表面上的成核、长大、脱离以及最后的破裂,液滴在受冷表面上的成核、长大、脱离以及破裂等条件和规律等一系列复杂的科学问题。截止目前为止,沸腾以及冷凝的研究往往采用传统的模拟方法和理论分析,或者是实验研究,但是对于沸腾冷凝的研究认识还远远不足。格子Boltzmann方法自发展至今已有30年的历史,因其兼具宏观动力学和微观分子学的特点,在汽液相变和多相流动问题研究过程中应用广泛。本文结合格子Boltzmann方法对超亲水/超疏水组合表面的相变问题以及流动问题进行了数值模拟研究和探讨。本文研究内容主要包含以下两个方面:1.格子Boltzmann方法两相流模型。通过前人提出的新粒子间作用力形式并结合精确差分法引入作用力,构建了一个格子Boltzmann方法两相流模型。这一模型可以显着改善数值精度和数值稳定性,而且能避免数值结果对松弛时间的非物理依赖。本文对此粒子间作用力形式进行了引用,同时结合本文汽液相变模型进行了验证。2.基于格子Boltzmann方法的汽液相变模型研究。在前人改进的格Boltzmann方法两相流模型基础上,结合能量方程模型,对能量方程源项表达式进行了计算,构建了一个全新的汽液相变数值模型。此汽液相变模型由热力学关系气体状态方程来实现。并且此模型在计算相变问题时不需要初始化存在小汽泡和小液滴,可以模拟包含成核成长脱离至破裂过程在内的整个汽液相变过程。通过数值模拟得到了沸腾冷凝成核成长脱离至破裂过程中的重要信息,并研究了超亲水/超疏水组合表面对池沸腾冷凝过程的影响。
马晓龙[7]（2020）在《微柱体阵列结构表面强化池沸腾换热性能可视化实验研究与机理分析》文中提出自上世纪30年代Nukiyama提出经典池沸腾曲线以来,沸腾换热（Boiling Heat Transfer,BHT）不仅引起了学术界的广泛关注,也在诸如热核反应堆、微电子器件、雷达和航空电子等工业界得到了普遍应用。与热传导和对流换热相比,BHT可以在较小的温差下通过两相流体相变潜热及质量交换而具有更高的传热系数（Heat Transfer Coefficient,HTC）,因此强化BHT的研究俨然成为了热点。整理相关文献后,发现无源强化技术因无需外部动力辅助而广受青睐,从经济性和设备运行稳定性考虑,改变加热表面物理结构是常见的强化手段,但是相同结构下的几何尺寸变量对BHT性能影响的研究相对较少,且局限于换热特性的研究,没有从关键的换热机制上给出相应的分析。本文以去离子水为工质在常压下对16组不同高度和宽度的方形微柱体阵列表面（Square Micropillar Array Surfaces,SMAS）和平板表面进行了可视化的池沸腾实验,使用高速相机记录了气泡在不同工况和换热表面上的气泡动力学数据,同时使用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）的手段与实验得到的气泡行为机制和形态特征进行对比分析。实验结果表明,平板表面上的沸腾曲线与Rohsenow关联式的结果一致,不同工况下的气泡脱离直径和频率与Cole关联式的趋势相同,汽化核心点密度与Benjamin所给出关联式数值较好吻合。本文SMAS上微柱体的高度和宽度在0.2mm至0.8mm范围内变化,微柱体的间距与宽度相同,SMAS上的换热能力都得到了强化,与平板表面相比HTC提升了32%至203%。其中,微柱体的几何因素改变强化BHT性能是有规律的:若热流密度小于500 k W/m2,在实验范围内增加SMAS上微柱体的高度或宽度可以强化BHT性能,但是在更高的热流密度下该作用效果开始反转。结合高速摄像图像和数值仿真结果表明,较高的SMAS在低热流密度时强化换热性能的主要机制是气泡脱离直径和频率的增加,更高的微柱体的高度有着更大的传热面积,同时有利于周围过冷液体的毛细流入有助于气泡的脱离,而汽化核心点密度的分布与微柱体的高度变化无关。在高热流密度时,汽化核心点密度和气泡尺寸增大带来的大面积的气泡覆盖阻止了液体回流的路径,降低了气泡的脱离频率。微柱体的宽度变化对BHT性能的影响与微柱体的高度变化影响相似,低热流时较宽微柱体宽度的主要强化机制是气泡脱离直径的增大,而高热流时较窄微柱体宽度的强化机制是更高的气泡脱离频率。此外,为了更准确地说明SMAS上尺寸因素作用于BHT的效果,结合Rohsenow换热模型,拟合了池沸腾中不同尺寸SMAS的无量纲换热模型,修正了表面与工质的组合常数和气泡雷诺数的指数8),对于不同尺寸的选择给出了设计指导。
郝怡静[8]（2020）在《纳米结构和润湿性对池沸腾各区域传热特性影响的实验研究》文中研究说明沸腾作为一种涉及气液相变强化传热的高效方式,长期以来一直被研究和应用于热能的转化和管理。池沸腾已用于许多热能耗散系统的冷却,例如大功率电子设备,热交换器和核系统热管理。表面改性和制备技术的快速发展促进了微/纳米结构表面沸腾强化传热的实现,如何更好更便捷地制备微纳结构表面来强化沸腾换热是目前研究重点。当前纳米结构表面的制备多采用化学沉积法和蚀刻法,在加热过程中会出现表面退变的问题。并且复杂的制备方法,如光刻、激光蚀刻、等离子体、紫外线照射等,也有成本高的缺点。现有研究中多针对单一的润湿性或者粗糙度对表面池沸腾换热特性的影响,实际上表面换热特性的增强是多种因素综合作用的结果。因此需要制备简单且不易变性的表面,以研究其润湿性和粗糙度对沸腾换热的影响。沸腾曲线中不同区域的传热特性有着显着的差异,同一换热表面在不同区域作用效果不同,而当前研究多针对核态沸腾区域或者膜态沸腾区域进行单独研究,很难找到同一表面在不同区域中的换热情况。本文基于这一问题,搭建了稳态加热沸腾实验台和瞬态沸腾实验台,研究不同表面在核态沸腾、过渡沸腾和膜态沸腾阶段的换热特性。本文采用几种简单加工方法以及不同简单方法叠加加工的方式制备八个不同粗糙度的亲水性表面,并采用低表面能处理工艺制备五个同基底下的疏水性表面,用以研究其在不同阶段的沸腾换热特性。结果表明,粗糙度越大的亲水性表面,在所有特征沸腾状态的强化传热效果越好。在临界热流密度处,同一基底表面经过疏水处理后,随着接触角的增加,CHF呈下降趋势,而对于接触角小于90°的亲水表面,CHF随着粗糙度增加而增大。在稳态加热沸腾实验研究中发现,通过多种加工方式叠加制备可以优化表面结构,有效减小聚合气泡的直径,延缓气膜对换热表面的覆盖,不仅可以提高CHF,同时能使ONB提前。并利用白金汉的π定理,建立了气泡脱离直径与气泡脱离频率之间的关系,通过修正的毛系数分析了粗糙度对润湿性的影响及他们对气泡脱离的耦合作用。结果表明,疏水表面的实验数据大多与接触角无关,当Bo=1.857Ja-0.9和N=0.407Ja0.257时,其相关性可以进一步提高。在瞬态沸腾实验研究中发现,过渡沸腾阶段可以分为过渡膜态沸腾和过渡核态沸腾两个亚区域,亲水性表面的过渡膜态沸腾亚区比疏水性表面长,因此气膜扰动更强烈,提高了换热性能。
代钰莹[9]（2019）在《低温液体地面泄漏液池汽化过程的实验研究》文中进行了进一步梳理低温液体如液氢、液氨、液氯和液氮等作为液态燃料、制冷剂和化工原料,具有易燃易爆、低温、毒性等特点,一旦发生泄漏将会造成严重后果。相关研究工作主要关注低温液体泄漏后混凝土基底的传热过程,将混凝土表面低温液池假设为理想低温条件,忽略上方液池的沸腾传热过程。本文通过实验的方法研究混凝土热传导和低温液池沸腾对流传热共同作用下低温液池的传热汽化过程,提出低温液池传热汽化过程的耦合计算方法,并在此基础上探究不同泄漏基底情况对低温液池传热汽化过程的影响。具体工作和结论如下:（1）搭建了低温液体混凝土表面泄漏液池传热汽化可视化实验平台,主要包括测温系统、测重系统、高速摄像和数据采集系统及可视化液池沸腾汽化装置,可实现低温液池传热汽化过程中液池沸腾气泡形态变化过程的高速摄录以及混凝土温度和液池质量变化的高频采集。（2）以液氮为低温介质,开展了液氮混凝土表面泄漏液池传热汽化的实验研究,考察了混凝土热传导和液氮池沸腾对流传热共同作用下液氮液池的传热汽化过程。实验结果表明,液池汽化速率与时间平方根倒数近似呈线性关系,与半无限非稳态一维热传导理论一致。实验观测到液池从膜态沸腾到过渡沸腾和核态沸腾模式转变过程的气泡形态特征。通过分析整理,可将沸腾过程划分为膜态沸腾、过渡沸腾和核态沸腾三个阶段,得到了液氮-混凝土表面池沸腾曲线。实验结果表明,临界热通量点温差为20K,最小热通量点的温差为40K。（3）根据实验结果,修正了核态沸腾Kutateladze公式和膜态沸腾Berenson公式系数,得到适用于液氮-混凝土表面的沸腾经验公式,结合非稳态半无限一维热传导温度计算公式,提出液氮-混凝土表面液池传热汽化过程的耦合计算方法,液池汽化质量的预测误差在5%范围内,比热传导理论预测精度提高了37.4%。（4）在上述工作基础上开展了液氮泄漏到湿润混凝土、水、细砂和土壤表面液池传热汽化的实验研究。发现混凝土、湿润混凝土、砂石和土壤表面的汽化质量与时间平方根近似呈线性关系,汽化特征参数F呈现湿润混凝土表面>土壤表面>混凝土表面>砂石表面的现象。水面下方温度的变化情况受深度影响较小,水面25mm深度以下不同深度处水温随时间的增加同时降低且下降幅度相近。冰层只分布在水表面,水内部未结冰;水面冰层厚度分布不均匀,水面液氮沸腾过程液池主要处于膜态沸腾阶段。
张添[10]（2019）在《用于高热流密度大功率散热的复合液体冷却技术研究》文中提出伴随着各类有效载荷的小型化、轻量化发展趋势,各类光/电子器件向着更高集成度、更大功率方向发展,对热控系统带来更严苛的散热需求。各类液体冷却技术如微通道冷却、射流冲击冷却等具有集成度好、传热效率高的优势,但在应用于大尺寸热源冷却时,采用单相及两相传热均会面临新的挑战,如受限空间内流动沸腾不稳定性、面温度不均匀性增加及大流量导致的总阻力损失过大等问题。本文主要针对十瓦每平方厘米至百瓦每平方厘米级、总发热功率千瓦级的“高热流密度、大功率”散热需求和液体冷却技术遇到的问题,开展相关的设计与实验研究。借鉴轴向槽道热管结构良好的气、液分离工作特性,提出并研制了一种带蒸汽腔的Ω型复合微小通道热沉,用以解决大面积、高热流密度能量收集时,由于通道内部乏汽排除不畅产生“气塞”和“返流”现象,进而导致流动沸腾不稳定性、传热恶化的问题。Ω型微小通道热沉底板包含20个Ω形平行通道作为液体流道,肋顶端与盖板下表面之间连通的空腔作为两相传热时的气体流道,并以石英玻璃作为可视化盖板材料。基于闭式泵流体回路,搭建了热沉性能初始测试平台,分别测试了无水乙醇、HFE 7100电子氟化液为工质时的流动及传热特性。实验结果表明:1)随着加热热流密度的逐步增加,热沉与流体之间的流动及传热状态,依次由单相强迫对流经核态沸腾并最终达到过渡沸腾状态,成功实现了高热流密度工况时气、液工质分区域流动。2)使用无水乙醇为工质时,当工质流量最小为5.48mL/s时,有效加热热流密度最高为30.3W/cm2（总加热功率762.3W）,此时获得的最大传热系数为9494W/（m2·K）。根据“场协同理论”中关于速度梯度方向和热流方向协同性越好,则对流传热强度越高的理论,为进一步优化传统微通道冷却技术的散热性能,结合多孔介质结构促进两相对流传热,设计了复合光滑/粗糙肋化受冲击表面结构的分布式复合射流冷却热沉（SL13）。使用ANSYS FLUENT软件对热沉整流区、分布式射流孔板等进行了校核数值计算。研制可视化射流冷却测试件,并搭建高速显微摄像平台,验证了上述受冲击表面强化结构对促进相变的发生、提高临界热流密度等方面的有效性。针对可用于30×30mm2热源散热的三种复合不同表面结构的分布式复合阵列射流冷却热沉（平板表面SL1、光滑针肋表面SL2、外覆烧结多孔层（120150μm）的粗糙针肋表面SL3）,测试了低雷诺数条件下（Re<1200）,不同入口工质流量、入口过冷度及安装倾斜角对热沉性能的影响,并得到了考虑入口过冷度时各热沉的传热性能半经验计算公式,对应的平均绝对误差<6.0%。以无水乙醇为工质的四种可视化射流冷却测试件（KS14）,固定工质入口过冷度60±1K,可视化实验结果显示:当有效加热热流密度固定为82.5±2.5 W/cm2、工质流量范围1.07.5（±0.5）mL/s时,随着工质流量逐渐降低时,采用肋化结构的测试件KS24均可明显的观测到,随着射流腔内部的工质由分层湍流逐步进入泡状流、弹状流及环状流,工质与壁面间的传热由单相强迫对流发展为核态沸腾及膜态沸腾,即两类肋化表面均可有效促进相变的发生。针对三种（SL13）分布式复合阵列射流冷却热沉的相关性能测试结果表明:1)使用无水乙醇为工质,增加工质流量均可有效的降低壁面过热度、提高临界热流密度、增加单相对流传热系数,但在两相区会小幅度的增加温度不均匀性,且会增加热沉的阻力损失。2)增大入口过冷度可以小幅度的增加临界热流密度CHF,但对应的传热系数会下降,同时对温度均匀性影响不大。3)与水平安装相比,竖直安装时热沉临界热流密度和传热系数会出现小幅度衰减,但总体上热沉性能受工质流量的影响更大。4)根据压降振荡幅频特性的差异,可将固定入口条件、逐步增加加热热流密度时的整个运行过程划分为Part14四个区域,作为系统内部传热模式的辅助判据,各区域分别对应单相强迫对流传热、稳定核态沸腾、过渡沸腾及饱和沸腾。5)综合对比所有实验结果,采用光滑针肋表面的分布式复合射流冷却热沉SL2水平正向安装,在工质入口过冷度60K、工质流量10.2mL/s时,获得的全局最大临界热流密度CHFmax为160W/cm2（总有效加热功率1440W）,此时换热系数h为17921W/（m2·K）;在工质入口过冷度为50K、工质流量为12.7mL/s时,全局的最大传热系数?为18341W/（m2·K）,此时有效加热热流密度为140W/cm2。与前述优化后的微通道冷却热沉相比,复合射流冷却热沉具有更优的传热性能。6)建立了包含过冷度影响的核态沸腾传热系数模型,具有更好的普适性,同时针对前人基于单孔射流的CHF关联式进行进一步优化,明确射流速度、射流孔径和工质流量对热沉性能影响的相互作用。
二、考虑流体湿润性影响的核沸腾Rohsenow修正模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、考虑流体湿润性影响的核沸腾Rohsenow修正模型（论文提纲范文）
（1）多孔介质内分散自由颗粒结构表面强化核沸腾传热性能与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 沸腾传热机制 |
| 1.2.1 沸腾传热理论基础 |
| 1.2.2 汽泡动力学 |
| 1.3 沸腾传热国内外研究现状 |
| 1.3.1 池式沸腾强化传热研究进展 |
| 1.3.2 多孔复合结构研究现状 |
| 1.3.3 自由颗粒强化池式沸腾研究进展 |
| 1.4 研究意义 |
| 1.4.1 自由颗粒复合表面强化传热实验理论依据 |
| 1.4.2 自由颗粒强化传热模型分析 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 自由颗粒复合多孔表面的制备与表征 |
| 2.1 多孔结构烧结机理 |
| 2.2 实验药品与仪器 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.3 自由颗粒复合多孔介质传热表面的制备 |
| 2.3.1 以多层铜网为多孔介质 |
| 2.3.2 以烧结金属颗粒为多孔介质 |
| 2.3.3 颗粒松装密度的测量 |
| 2.3.4 高温烧结步骤 |
| 2.4 多孔传热表面表征手段 |
| 2.4.1 金相显微镜 |
| 2.4.2 环境扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.4.3 接触角测量仪 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 池沸腾实验装置的搭建和稳定性验证 |
| 3.1 池沸腾实验装置的搭建 |
| 3.2 池沸腾实验过程 |
| 3.3 实验系统稳定性实验 |
| 3.3.1 沸腾实验数据处理 |
| 3.3.2 沸腾实验稳定性测试 |
| 3.4 实验误差分析 |
| 3.4.1 系统误差 |
| 3.4.2 测量误差 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 自由颗粒/金属丝网复合多孔结构沸腾传热的影响 |
| 4.1 不同尺度铜网对沸腾传热的影响 |
| 4.1.1 以水为工质的多孔表面核沸腾结果与讨论 |
| 4.1.2 以乙醇为工质的多孔表面核沸腾结果与讨论 |
| 4.2 不同自由颗粒体积分数对铜网为多孔介质沸腾传热的影响 |
| 4.2.1 以水为工质的多孔表面核沸腾结果与讨论 |
| 4.2.2 以乙醇为工质的多孔表面核沸腾结果与讨论 |
| 4.3 不同厚度对多孔表面沸腾传热的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 自由颗粒/烧结金属颗粒复合多孔结构沸腾传热的影响 |
| 5.1 以水为工质的多孔表面核沸腾结果与讨论 |
| 5.2 以乙醇为工质的多孔表面核沸腾结果与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 多孔表面沸腾机理分析 |
| 6.1 多孔介质沸腾传热模型 |
| 6.1.1 多孔介质通道沸腾模型 |
| 6.1.2 多孔槽道沸腾传热模型 |
| 6.1.3 多孔介质内分散自由颗粒传热模型 |
| 6.2 自由颗粒在沸腾传热过程中的作用 |
| 6.2.1 减弱热边界层的影响 |
| 6.2.2 提高汽化过程的核化速率 |
| 6.3 实验数据可靠性验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（2）微结构表面沸腾换热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 池沸腾分区及机理 |
| 1.3 强化沸腾传热技术 |
| 1.3.1 表面形态 |
| 1.3.2 表面形貌 |
| 1.3.3 表面特征 |
| 1.4 润湿性表面研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 可视化池沸腾实验系统 |
| 2.1 池沸腾实验系统 |
| 2.1.1 沸腾池 |
| 2.1.2 测试系统 |
| 2.1.3 加热系统 |
| 2.1.4 图像拍摄系统 |
| 2.1.5 冷凝系统 |
| 2.2 热电偶的标定 |
| 2.3 系统热损失 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 单一润湿性表面沸腾换热特性研究 |
| 3.1 实验前的准备 |
| 3.2 实验步骤 |
| 3.3 实验系统的验证 |
| 3.4 数据处理 |
| 3.5 实验结果与讨论 |
| 3.5.1 沸腾传热特性 |
| 3.5.2 不同沸腾状态下的动态气泡行为 |
| 3.5.3 单气泡行为分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 疏水面积比对混合润湿性表面沸腾换热影响研究 |
| 4.1 混合润湿性表面的制备 |
| 4.2 实验前准备 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 沸腾换热特性 |
| 4.3.2 不同沸腾状态下的气泡动态行为 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（3）全氟烷基型表面活性剂水溶液池沸腾换热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 强化核态沸腾换热途径 |
| 1.2.2 池沸腾换热研究现状 |
| 1.2.3 表面活性剂强化换热研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 池沸腾换热理论基础 |
| 2.1 沸腾基本理论 |
| 2.1.1 成核理论 |
| 2.1.2 汽泡动力学 |
| 2.2 沸腾换热模型 |
| 2.3 表面活性剂对池沸腾换热的影响 |
| 2.3.1 表面活性剂溶液的吸附特性 |
| 2.3.2 表面活性剂对汽泡行为的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 表面活性剂水溶液界面性质研究 |
| 3.1 表面活性剂物理化学性质 |
| 3.2 表面张力 |
| 3.2.1 静态表面张力 |
| 3.2.2 动态表面张力 |
| 3.3 接触角 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 表面活性剂水溶液池沸腾换热研究 |
| 4.1 池沸腾实验 |
| 4.1.1 实验目的及方案设计 |
| 4.1.2 实验系统及步骤 |
| 4.1.3 实验数据处理 |
| 4.1.4 不确定度分析 |
| 4.2 实验结果与分析 |
| 4.2.1 汽泡行为 |
| 4.2.2 换热特性 |
| 4.3 沸腾换热模型 |
| 4.3.1 换热系数模型 |
| 4.3.2 临界热流密度模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表论文情况 |
（4）润滑油对三元非共沸混合工质R447A水平管管内流动沸腾传热特性影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 制冷剂使用对环境影响 |
| 1.2 不含油制冷剂沸腾传热研究现状 |
| 1.3 含油制冷剂沸腾传热研究现状 |
| 1.4 流动沸腾预测模型总结 |
| 1.5 摩擦压降模型 |
| 1.5.1 单相流管内摩擦压降理论 |
| 1.5.2 两相摩擦压降 |
| 1.6 课题研究内容及目的 |
| 1.6.1 研究思路 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.6.3 研究目的 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 制冷剂/润滑油混合物物性 |
| 2.1 三元非共沸工质R447A与POE润滑油 |
| 2.2 制冷剂与润滑油混合物热物性模型 |
| 2.2.1 润滑油热物性模型 |
| 2.2.2 R410A/润滑油混合物热物性 |
| 2.3 油溶性实验 |
| 2.3.1 实验系统及实验操作 |
| 2.3.2 油溶性实验结果 |
| 2.3.3 R447A与润滑油油溶性模型 |
| 2.4 制冷剂/润滑油混合物粘度测试 |
| 2.4.1 振动弦法测定流体粘度的实验原理 |
| 2.4.2 流体粘度测试系统 |
| 2.4.3 实验步骤 |
| 2.4.4 实验测试结果 |
| 2.4.5 制冷剂/润滑油混合物粘度预测 |
| 2.5 润滑油对流体润湿性的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 含油制冷剂池沸腾研究 |
| 3.1 核态沸腾过程描述 |
| 3.2 池沸腾实验测试系统 |
| 3.3 实验测试 |
| 3.4 池沸腾换热结果分析 |
| 3.4.1 不含油工质池沸腾换热结果分析 |
| 3.4.2 含油工质池沸腾换热结果分析 |
| 3.5 核态池沸腾发泡理论 |
| 3.5.1 非均匀成核理论 |
| 3.5.2 基于吉布斯自由能成核分析 |
| 3.5.3 结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 不含油工质流动沸腾换热研究 |
| 4.1 实验测试系统及测试原理 |
| 4.1.1 流动沸腾换热实验台概况 |
| 4.1.2 实验测试段 |
| 4.1.3 系统子循环以及构成设备 |
| 4.2 测试工质及数据处理 |
| 4.2.1 研究工质的确定 |
| 4.2.2 数据处理 |
| 4.3 测量误差分析 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 实验可靠性验证 |
| 4.4.2 纯质与混合工质传热对比 |
| 4.4.3 三元非共沸混合工质R447A传热分析 |
| 4.5 实验结果预测 |
| 4.6 非共沸混合工质流动沸腾传热预测模型开发 |
| 4.6.1 基于叠加型预测模型开发 |
| 4.6.2 考虑传质影响的非共沸混合工质传热模型开发 |
| 4.7 纯工质以及混合工质压降分析 |
| 4.7.1 压降实验数据分析 |
| 4.7.2 压降理论预测 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 含润滑油R447A非共沸混合物流动沸腾传热实验及理论研究 |
| 5.1 实验测试系统及测试原理 |
| 5.2 流体流型研究 |
| 5.3 含油R447A流动沸腾换热数据处理及测试工况 |
| 5.4 实验结果与讨论 |
| 5.4.1 无油与有油R447A流动沸腾传热系数比较 |
| 5.4.2 质量流速对R447A/润滑油流动沸腾换热影响 |
| 5.4.3 热流密度对R447A/润滑油流动沸腾传热的影响 |
| 5.4.4 油浓度对R447A/润滑油流动沸腾换热的影响 |
| 5.5 R447A/润滑油传热预测模型 |
| 5.6 R447A/润滑油混合物压降研究 |
| 5.6.1 实验结果分析 |
| 5.6.2 含油压降预测模型 |
| 5.7 熵产理论分析 |
| 5.7.1 不含油R447A流动沸腾换热过程熵产分析 |
| 5.7.2 油浓度对R447A流动沸腾换热熵产的影响 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）不同金属基底上油田地热水防腐防垢涂层制备及池沸腾特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 热能利用过程中的腐蚀与污垢问题 |
| 1.1.1 换热设备的腐蚀与污垢问题 |
| 1.1.2 地热能利用中的腐蚀与结垢 |
| 1.2 微纳米涂层用于防腐防垢 |
| 1.3 池沸腾传热 |
| 1.3.1 池沸腾传热简介 |
| 1.3.2 核态池沸腾传热模型及模拟 |
| 1.3.3 池沸腾中的污垢 |
| 1.4 微纳米结构表面用于强化池沸腾传热 |
| 1.5 本论文的研究思路及内容 |
| 1.5.1 本论文的研究思路 |
| 1.5.2 本论文的研究内容 |
| 第2章 实验试剂、设备与涂层的表征 |
| 2.1 实验试剂及设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 涂层的表征 |
| 2.2.1 表面微观形貌表征 |
| 2.2.2 表面宏观形貌表征 |
| 2.2.3 表面润湿性表征 |
| 2.2.4 表面自由能计算 |
| 2.2.5 表面粗糙度表征 |
| 2.2.6 表面材料成分表征 |
| 2.2.7 表面涂层厚度表征 |
| 2.2.8 表面涂层附着力表征 |
| 2.2.9 表面耐腐蚀性能测试方法 |
| 2.2.10 表面抗垢性能测试方法 |
| 第3章 不锈钢基底涂层在油田地热水中的腐蚀与污垢行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料表面的制备 |
| 3.2.2 浸泡实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 涂层厚度与附着力 |
| 3.3.2 涂层表面接触角与表面自由能计算 |
| 3.3.3 表面形貌和化学成分 |
| 3.3.4 电化学分析 |
| 3.3.5 三种样片表面的结垢与油污黏附研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 铜基底超疏水涂层的制备及防腐防垢性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铜基超疏水涂层的制备工艺研究 |
| 4.2.1 铜基超疏水涂层的制备方法 |
| 4.2.2 工艺条件对铜基超疏水涂层疏水性的影响 |
| 4.3 铜基超疏水涂层的表征 |
| 4.3.1 铜基超疏水涂层的表面形貌 |
| 4.3.2 铜基超疏水涂层的润湿性 |
| 4.3.3 铜基超疏水涂层的厚度与附着力 |
| 4.3.4 铜基超疏水涂层的耐蚀性 |
| 4.3.5 铜基超疏水涂层的抗污垢性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 钛基超疏水表面的制备工艺及防腐防垢性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 钛基超疏水涂层的制备 |
| 5.2.1 多孔TiO_2纳米管阵列表面的制备 |
| 5.2.2 多孔TiO_2纳米管阵列表面的超疏水改性 |
| 5.2.3 实验装置 |
| 5.4 制备条件对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.1 阳极氧化电压对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.2 阳极氧化温度对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.3 阳极氧化时间对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.4 电解液浓度对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.5 搅拌方式对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.6 基底粗糙度对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.5 钛基超疏水涂层的厚度与附着力 |
| 5.6 耐腐蚀性能分析 |
| 5.7 抗结垢性能分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 钛基超疏水涂层的池沸腾传热和防垢性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 涂层的制备 |
| 6.2.1 多孔TiO_2纳米管阵列表面池沸腾样片的制备 |
| 6.2.2 多孔TiO_2纳米管阵列表面池沸腾样片的疏水化 |
| 6.3 池沸腾传热和污垢实验 |
| 6.4 结果与讨论 |
| 6.4.1 样片表面的表征结果 |
| 6.4.2 池沸腾传热实验结果 |
| 6.4.3 不同样片表面的污垢行为 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 池沸腾垂直加热面上单个气泡的动力学模型研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 池沸腾传热过程表面气泡动力学模型的建立 |
| 7.2.1 在垂直加热壁面上的气泡生长过程 |
| 7.2.2 单个气泡的受力分析及数学模型 |
| 7.3 池沸腾中的传热过程 |
| 7.4 模型计算结果 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论、创新点及展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 本论文的创新点 |
| 8.3 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 附录 Matlab 计算程序代码 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（6）基于LBM方法的超亲水/超疏水组合表面的沸腾冷凝特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状综述 |
| 1.2.1 亲水/超疏水性对沸腾传热的影响 |
| 1.2.2 亲水/超疏水表面对池沸腾传热强化 |
| 1.2.3 沸腾传热的数值模型 |
| 1.2.4 格子Boltzmann方法 |
| 1.3 本文工作 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 格子Boltzmann方法基本理论 |
| 2.1 单相格子Boltzmann方法简介 |
| 2.1.1 模型的构建方法 |
| 2.1.2 基本模型介绍 |
| 2.1.3 其他基本常用模型 |
| 2.2 多相格子Boltzmann方法简介 |
| 2.2.1 常用的LBE模型简介 |
| 2.2.2 多组分多相伪势模型 |
| 2.2.3 单组分多相伪势模型 |
| 2.3 格子Boltzmann方法的无量纲化及对比态原理 |
| 2.3.1 无量纲化 |
| 2.3.2 对比态原理 |
| 2.4 格子Boltzmann方法的边界条件 |
| 2.4.1 平直边界条件 |
| 2.4.2 曲面边界条件 |
| 2.4.3 压力边界条件 |
| 2.5 计算步骤 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 两相流模型 |
| 3.1 数值模型 |
| 3.1.1 格子Boltzmann方法 |
| 3.1.2 粒子间作用力形式 |
| 3.1.3 引入作用力的方法 |
| 3.2 模型验证 |
| 3.2.1 非理想气体状态方程曲线的Maxwell construction理论 |
| 3.2.2 模拟结果与Maxwell construction理论解的对比 |
| 3.2.3 网格无关性验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 超亲水/超疏水表面沸腾冷凝特性研究 |
| 4.1 多相流模型和能量方程推导 |
| 4.1.1 多相流伪势模型 |
| 4.1.2 能量方程模型 |
| 4.2 池沸腾冷凝数值研究 |
| 4.2.1 数值求解程序验证 |
| 4.2.2 流固作用强度对接触角的影响 |
| 4.2.3 汽泡脱离和液滴脱落直径与汽泡脱离和液滴脱落周期 |
| 4.2.4 表面汽泡和液滴的生长与脱离 |
| 4.2.5 表面汽泡和液滴的生长与脱离过程的温度场和流场 |
| 4.3 超亲水和超疏水表面汽泡和液滴的运动 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（7）微柱体阵列结构表面强化池沸腾换热性能可视化实验研究与机理分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 注释表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 沸腾换热研究进展 |
| 1.2.1 核沸腾换热理论研究进展 |
| 1.2.2 表面涂层影响核沸腾换热研究进展 |
| 1.2.3 表面结构影响核沸腾换热研究进展 |
| 1.2.4 混合表面影响核沸腾换热研究进展 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 课题创新点 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 沸腾换热机理分析 |
| 2.1 气泡热力学特征 |
| 2.1.1 气泡在液相中平衡 |
| 2.1.2 纯液体的均相成核 |
| 2.1.3 非均相成核形成条件 |
| 2.1.4 气泡在壁面上生成 |
| 2.2 气泡动力学特征 |
| 2.2.1 等温气泡动力学 |
| 2.2.2 等压气泡动力学 |
| 2.2.3 气泡脱离特征 |
| 2.2.4 气泡运行的临界现象 |
| 2.3 池沸腾换热机制 |
| 2.3.1 无量纲分析 |
| 2.3.2 池内沸腾曲线 |
| 2.3.3 各段传热机理和关系式 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 实验测试平台与工作方法 |
| 3.1 实验主体装置 |
| 3.2 实验系统 |
| 3.2.1 热源调节模块 |
| 3.2.2 温度采集模块 |
| 3.2.3 图像可视化采集模块 |
| 3.3 实验测试流程 |
| 3.4 实验数据处理 |
| 3.5 实验误差分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 微柱体结构强化沸腾换热特性实验结果 |
| 4.1 气泡可视化分析 |
| 4.1.1 平板表面气泡行为 |
| 4.1.2 SMAS气泡行为 |
| 4.1.3 SMAS可视化分析 |
| 4.2 气泡动力学分析 |
| 4.2.1 气泡脱离直径 |
| 4.2.2 气泡脱离频率 |
| 4.2.3 汽化核心点密度 |
| 4.3 池沸腾换热性能 |
| 4.3.1 沸腾曲线 |
| 4.3.2 对流换热系数 |
| 4.3.3 传热公式拟合 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 微柱体结构强化沸腾换热特性数值研究 |
| 5.1 数值模拟研究方法 |
| 5.1.1 多相流模型 |
| 5.1.2 VOF模型 |
| 5.1.3 Lee传质模型 |
| 5.2 池沸腾数值模拟 |
| 5.2.1 几何模型 |
| 5.2.2 边界条件 |
| 5.2.3 网格划分 |
| 5.2.4 网格无关性验证 |
| 5.2.5 时间独立性验证 |
| 5.3 数值模拟结果分析 |
| 5.3.1 平板表面气泡行为对比 |
| 5.3.2 不同SMAS高度上气泡行为对比 |
| 5.3.3 不同SMAS宽度上气泡行为对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（8）纳米结构和润湿性对池沸腾各区域传热特性影响的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 不同区域传热研究概况 |
| 1.3 表面改性和制造技术的研究现状 |
| 1.4 不同表面特性对沸腾传热的影响 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第2章 表面制备及实验台的搭建 |
| 2.1 表面制备 |
| 2.1.1 亲水表面的制备 |
| 2.1.2 亲水表面的表征 |
| 2.1.3 疏水表面的制备 |
| 2.1.4 疏水表面的表征 |
| 2.2 稳态加热沸腾实验系统 |
| 2.2.1 稳态加热沸腾实验台搭建 |
| 2.2.2 误差分析 |
| 2.3 瞬态沸腾实验系统 |
| 2.3.1 瞬态沸腾实验台搭建 |
| 2.3.2 误差分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 稳态加热沸腾实验研究 |
| 3.1 实验过程 |
| 3.2 标定实验 |
| 3.3 沸腾曲线 |
| 3.3.1 亲水性表面沸腾曲线 |
| 3.3.2 疏水性表面沸腾曲线 |
| 3.4 气泡动力学 |
| 3.4.1 亲水表面气泡动力学 |
| 3.4.2 疏水表面气泡动力学 |
| 3.5 粗糙度和润湿性对核态沸腾区域传热情况的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 瞬态沸腾实验研究 |
| 4.1 实验过程 |
| 4.2 标定实验 |
| 4.2.1 集总参数假设 |
| 4.2.2 重复性试验 |
| 4.3 淬火沸腾曲线 |
| 4.3.1 淬火曲线 |
| 4.3.2 沸腾曲线 |
| 4.4 气膜形貌 |
| 4.5 不同区域的传热特性 |
| 4.5.1 临界热流密度点处的传热特性 |
| 4.5.2 过渡沸腾与膜态沸腾区域 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 本文的主要结论 |
| 5.2 论文主要创新点 |
| 5.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）低温液体地面泄漏液池汽化过程的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 低温液池与地面传热汽化过程 |
| 1.2.1 固体非稳态半无限一维热传导过程 |
| 1.2.2 低温液池沸腾传热过程 |
| 1.3 低温液池汽化问题研究进展 |
| 1.3.1 实验研究 |
| 1.3.2 泄漏源项理论计算模型 |
| 1.3.3 数值模拟 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 实验系统和实验方案 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.1.1 可视化液氮汽化平台 |
| 2.1.2 高速图像采集系统 |
| 2.1.3 测温系统 |
| 2.1.4 测重系统 |
| 2.2 实验系统误差分析 |
| 2.3 实验流程 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 低温液体地面泄漏液池传热汽化行为研究 |
| 3.1 混凝土基底导热过程分析 |
| 3.1.1 非稳态半无限一维热传导问题判定 |
| 3.1.2 混凝土热物性参数计算 |
| 3.2 液氮混凝土表面池沸腾过程的研究 |
| 3.2.1 液氮混凝土表面池沸腾实验结果 |
| 3.2.2 液氮池沸腾曲线临界点理论计算 |
| 3.2.3 液氮混凝土表面不同沸腾模式下的气泡特征 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 液氮混凝土表面泄漏液池传热汽化耦合计算方法的研究 |
| 4.1 非稳态半无限一维热传导理论模型 |
| 4.2 沸腾经验关联式修正 |
| 4.2.1 核态沸腾 |
| 4.2.2 膜态沸腾 |
| 4.2.3 过渡沸腾 |
| 4.2.4 经验关联式沸腾曲线 |
| 4.3 液氮混凝土表面泄漏液池传热汽化耦合计算方法 |
| 4.4 低温液体固体表面泄漏传热汽化过程分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 液氮泄漏到不同基底液池传热汽化行为的研究 |
| 5.1 液氮泄漏到不同基底液池的传热汽化的实验结果 |
| 5.1.1 汽化速率和汽化质量 |
| 5.1.2 基底内部温度变化规律 |
| 5.2 不同基底情况导热过程分析 |
| 5.3 液氮水面泄漏液池传热汽化过程分析 |
| 5.3.1 液氮水面泄漏液池传热汽化实验结果 |
| 5.3.2 液氮水面泄漏池沸腾过程 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）用于高热流密度大功率散热的复合液体冷却技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 基于泵流体回路的液体冷却技术研究现状 |
| 1.2.1 四种主要液体冷却技术概述 |
| 1.2.2 泵流体回路的基本构成及运行特性 |
| 1.3 微小通道液体冷却技术研究现状 |
| 1.3.1 微小通道的定义 |
| 1.3.2 微通道内流动沸腾不稳定性问题 |
| 1.4 射流冲击液体冷却技术研究现状 |
| 1.4.1 射流冲击冷却的分类 |
| 1.4.2 射流冲击冷却的发展历史及研究现状 |
| 1.4.3 复合射流冷却技术的研究现状 |
| 1.5 单相/两相流动及传热传质理论模型 |
| 1.5.1 传热系数及临界热流密度 |
| 1.5.2 流动阻力损失特性 |
| 1.6 本文主要研究内容及技术路线 |
| 1.6.1 研究目标及现存问题 |
| 1.6.2 主要研究内容 |
| 1.6.3 技术路线 |
| 第2章 实验系统与数据处理方法 |
| 2.1 基于闭式泵流体回路的实验测试系统 |
| 2.1.1 闭式泵流体回路 |
| 2.1.2 冷、热源装置 |
| 2.1.3 数据采集系统 |
| 2.2 高速显微摄像系统 |
| 2.3 实验准备及测试流程 |
| 2.4 数据处理及不确定度分析 |
| 2.4.1 数据处理方法 |
| 2.4.2 误差分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 带蒸汽腔的Ω型微小通道冷却热沉的研究 |
| 3.1 微小通道热沉结构设计 |
| 3.1.1 通道结构 |
| 3.1.2 整流段 |
| 3.1.3 可视化窗口 |
| 3.1.4 模拟热源与温度测量 |
| 3.2 不同工况时的流型转化特性 |
| 3.3 工质流量对热沉性能的影响 |
| 3.3.1 工质物性参数 |
| 3.3.2 沸腾曲线 |
| 3.3.3 传热系数 |
| 3.3.4 温度均匀性 |
| 3.3.5 阻力损失特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 紧凑型分布式复合射流冷却热沉设计及数值计算 |
| 4.1 分布式复合射流冷却热沉结构设计 |
| 4.1.1 整流段 |
| 4.1.2 分布式阵列射流孔版设计 |
| 4.1.3 受冲击表面强化传热设计 |
| 4.2 整流段填充多孔介质数值计算仿真 |
| 4.2.1 数值计算前处理 |
| 4.2.2 FLUENT求解设置 |
| 4.2.3 整流段速度场分布结果 |
| 4.3 分布式阵列射流数值计算仿真 |
| 4.3.1 数值计算前处理 |
| 4.3.2 FLUENT求解设置 |
| 4.3.3 数值计算结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 复合不同肋化表面结构射流冷却的气泡动力学特性 |
| 5.1 可视化射流冷却测试件结构设计 |
| 5.1.1 肋化表面基板 |
| 5.1.2 整流腔 |
| 5.1.3 支撑结构设计与密封方案匹配 |
| 5.2 固定工质流量工况的实验结果与分析 |
| 5.3 固定热流密度工况的实验结果与分析 |
| 5.3.1 光滑肋化结构气泡运动分析 |
| 5.3.2 粗糙肋化结构气泡运动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 紧凑型复合射流冷却热沉的实验及与理论模型 |
| 6.1 三种紧凑型复合射流冷却热沉 |
| 6.2 工质流量对热沉性能的影响 |
| 6.2.1 沸腾曲线 |
| 6.2.2 传热系数 |
| 6.2.3 温度均匀性 |
| 6.2.4 阻力损失 |
| 6.3 工质过冷度对热沉性能的影响 |
| 6.3.1 沸腾曲线 |
| 6.3.2 传热系数 |
| 6.3.3 温度均匀性 |
| 6.4 安装倾斜角度对热沉性能的影响 |
| 6.4.1 沸腾曲线 |
| 6.4.2 传热系数 |
| 6.4.3 温度均匀性 |
| 6.5 瞬态压力波动特性 |
| 6.5.1 瞬态压力波动模型 |
| 6.5.2 不同热沉结构的压力波动特性 |
| 6.5.3 不同工质流量的压力波动特性 |
| 6.5.4 不同安装倾斜角的压力波动特性 |
| 6.6 传热关联式的建立 |
| 6.6.1 过冷沸腾传热系数 |
| 6.6.2 临界热流密度 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、考虑流体湿润性影响的核沸腾Rohsenow修正模型（论文参考文献）
- [1]多孔介质内分散自由颗粒结构表面强化核沸腾传热性能与应用[D]. 冉令鸿. 内蒙古科技大学, 2021
- [2]微结构表面沸腾换热特性研究[D]. 李耘衡. 西南科技大学, 2021(08)
- [3]全氟烷基型表面活性剂水溶液池沸腾换热研究[D]. 龚志明. 北京建筑大学, 2020(08)
- [4]润滑油对三元非共沸混合工质R447A水平管管内流动沸腾传热特性影响研究[D]. 郭强. 天津大学, 2020(01)
- [5]不同金属基底上油田地热水防腐防垢涂层制备及池沸腾特性[D]. 吕燕. 天津大学, 2020
- [6]基于LBM方法的超亲水/超疏水组合表面的沸腾冷凝特性研究[D]. 贺文介. 内蒙古科技大学, 2020(12)
- [7]微柱体阵列结构表面强化池沸腾换热性能可视化实验研究与机理分析[D]. 马晓龙. 江苏科技大学, 2020(03)
- [8]纳米结构和润湿性对池沸腾各区域传热特性影响的实验研究[D]. 郝怡静. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [9]低温液体地面泄漏液池汽化过程的实验研究[D]. 代钰莹. 大连理工大学, 2019(02)
- [10]用于高热流密度大功率散热的复合液体冷却技术研究[D]. 张添. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2019(03)