HFE-7100工质稳态临界沸腾传热实验研究

摘要

池沸腾临界热通量是沸腾相变传热的重要参数,决定了相变换热器件的推广应用.表面粗糙度和饱和压力对沸腾传热边界层分布、表面铺展润湿及工质动力学特性具有重要影响,进而对临界热通量作用显著.本文对H FE-7100工质在4种不同粗糙度的铜基表面(0.019、0.205、0.311和0.587μm)条件及在不同饱和压力(0.07、0.10、0.15及0.20 MPa)工况下的池沸腾稳态临界状态下的传热及可视化实验进行了研究.对表面粗糙度及饱和压力对稳态临界沸腾的影响机制进行了分析,并考察了临界热通量预测模型对临界热通量的预测准确性.可视化研究表明,临界状态下的沸腾气液两相工质由小气泡、大气泡、气柱及蘑菇状气团组成,而在过渡状态下,沸腾表面会形成非平滑气膜,并不断分离出气泡.同时传热数据表明,表面粗糙度及饱和压力的增加能使表面临界热通量得到提升.相比而言,Bailey等建立的临界热通量预测模型能相对准确地预测H FE-7100工质沸腾临界热通量数据.为进一步提升预测准确度,建立了临界热通量无因次参数K预测经验关联式,其预测值与本实验及文献实验数据吻合较好.