超聲波對(duì)池沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著科技發(fā)展進(jìn)步，無論從傳統(tǒng)高耗能行業(yè)節(jié)能還是從新興高技術(shù)領(lǐng)域高熱流電子器件的散熱需求，都對(duì)強(qiáng)化換熱技術(shù)提出了更高的要求，有待于我們進(jìn)一步發(fā)展強(qiáng)化換熱的新原理和新技術(shù)。超聲波作為一種新的有源強(qiáng)化傳熱技術(shù)近十幾年來越來越受到重視，在今后的工業(yè)應(yīng)用中有著巨大的潛力，因此有必要對(duì)超聲波強(qiáng)化傳熱技術(shù)進(jìn)行研究。
　　本論文主要以實(shí)驗(yàn)方法為主，綜合超聲波和納米流體兩種強(qiáng)化傳熱技術(shù)，研究了超聲波對(duì)純水以及納米流體沸騰傳熱的影響。本文的主要研究工

2、作和結(jié)論如下:
　　(1)設(shè)計(jì)并搭建了超聲波強(qiáng)化傳熱的池沸騰實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用Rohsenow經(jīng)驗(yàn)式對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證，證明了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所獲數(shù)據(jù)具有合理性。
　　(2)在不同液體過冷度、超聲功率和超聲輻射距離條件下研究了超聲波對(duì)池沸騰換熱的影響。研究結(jié)果表明在低過冷度、高功率和近距離的條件下，超聲波強(qiáng)化換熱的效果明顯，反之強(qiáng)化效果相對(duì)較弱，并對(duì)其中的強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行了理論分析。
　　(3)分別在液溫為60℃、80℃、100℃條

3、件下利用高速攝影對(duì)加熱表面沸騰過程中氣泡動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了可視化研究，深入揭示了超聲波強(qiáng)化傳熱的機(jī)理。(4)在沒有施加超聲波時(shí)，研究了不同體積濃度的A12O3和Ag納米流體對(duì)池沸騰換熱的影響。結(jié)果表明，兩種納米流體較純水的傳熱性能都有了大幅度提高，且A12O3納米流體相對(duì)于純水的平均強(qiáng)化倍率要高于Ag納米流體;兩者都相應(yīng)地降低了沸騰起始點(diǎn)過熱度;且所有濃度的A12O3納米流體和體積濃度為0.001％的Ag納米流體的臨界熱流密度都較純水有了提高

4、，而濃度為0.0025％、0.005％的Ag納米流體要低于純水的臨界熱流密度。
　　(5)超聲波影響納米流體沸騰換熱特性的研究表明:對(duì)于所有濃度的A12O3納米流體，在壁面過熱度低于約3℃時(shí)，沸騰曲線明顯左移;對(duì)于不同濃度的Ag納米流體，在壁面過熱度低于8℃時(shí)，超聲波強(qiáng)化換熱效果明顯;隨著熱流密度的增加，進(jìn)入旺盛核態(tài)沸騰階段時(shí)，超聲波對(duì)兩種納米流體傳熱性能的影響不顯著;相對(duì)于不加超聲波，沸騰起始點(diǎn)過熱度均降低約1℃，但超聲波對(duì)臨界