微细通道沸腾换热压力损失和换热特性实验与理论研究

摘要

微通道流动沸腾换热器是一种新型的换热器，随着微电子、航天热控和微机电系统等的迅速发展，微通道沸腾换热器的研究受到了国内外学者的广泛关注。要设计微通道换热器必须对微通道内的压力损失和换热特性有准确的预测，但是由于微通道内流动与换热机理的复杂性，目前国际上对微通道内流动沸腾压力损失和换热特性的研究还处在一个初始阶段，国内外学者之间分歧比较大。已经取得的关联式应用条件所受限制较多。要取得应用范围更广的关系式还需要进行大量的实验，取得可靠的实验数据，以此来得到更进一步的结论。 本文综合考虑了大量其他学者的实验，设计了一个全新的实验台，实验以水为工质，用到了两种通道，其水力直径分别为293.3μm，1183.7μm，且两种散热器的换热总面积相同，具有一定的比较性。工质的质量流量控制在11.06～242.61kg/m2s，热流密度为7～70W/cm2。实验中获得了大量的实验数据，通过对这些实验数据的分析，总结出了微细通道内压力损失和换热特性的一些规律，并与目前比较有权威性的实验预测模型如Kandlikar，Mudawar，Lee& Lee模型进行了对比，得出了实验数据与这几个预测模型的误差。并在实验过程中总结出了此类实验的一些经验，便于此类问题实验研究的后续开展。