如何能够提高制冷系统效率与避免其对环境的破环是当前制冷研究领域最热门的话题,而采用高效换热器与环保型制冷剂是解决上述问题最根本的手段。R290作为R22比较有潜力的一种典型替代工质,其不仅具有出色的物理及化学特性,而且ODP值与GWP值均接近0。但是目前关于R290在水平管内流动沸腾换热的研究还不多,对R290在管内流动沸腾换热的机理的研究还不够充分,认识也很局限,对其中观察到的现象还无法很好地去解释,故还需从理论与实验两方面来深入探讨。本课题针对R290在微细通道内流动沸腾换热特性、干涸特性及其发生干涸时临界热流密度特性进行实验研究与理论分析,为设计高效R290微细通道换热器提供理论基础与数据支持。针对上述研究目标,本文主要进行了以下方面工作:(1)研究了微细通道内流动沸腾换热模型,分析了微细通道内换热特性差异与干涸形成机理,介绍了微细通道内流动沸腾换热系数、干涸及流态转变的数学模型。(2)R290在水平微细光管内流动沸腾换热特性实验研究。测定不同热流密度、不同饱和温度、不同质量流率、不同管径下,R290在水平微细光管内流动沸腾换热系数,分析其变化规律。(3)对R290管内流态及管表面温度进行可视化研究。对发生干涸的机理及影响因素进行理论与实验对比研究,通过换热过程中观测的流型分析流态转变与换热系数之间相互关系。(4)R290在水平微细管内流动沸腾临界热流密度特性实验研究。测定不同饱和温度、不同质量流率、不同管径,不同入口干度下,R290在水平微细管内流动沸腾临界热流密度,分析其变化规律。根据上述研究内容,得到如下主要结论:(1)R290在微细通道内热流密度的增加对强化管内核态沸腾换热具有显著影响;质量流率对换热系数的影响则相对较小;管径的微尺度化使得原有的大管径内换热模型不再适用;随着饱和温度的增加换热系数呈现单调增加的趋势。(2)通过对动态流态的可视化研究和对流态影响因素与转变特性的分析,发现R290在微细通道内的流动沸腾换热过程中换热系数与流态有着明显的对应关系,且干涸发生主要在环状流-雾状流、波状流-雾状流转变状态以及不稳定环状流状态时。(3)针对微细通道内R290临界热流密度的实验研究表明,临界热流密度随着质量流率、换热管径的增大而增大;随着饱和温度、入口干度的增大而单调减小。本课题所做的工作是在前人的基础上进行了一定程度的创新。在整个换热实验过程中针对R290在微细通道内热流密度、质量流率、饱和温度等参数对流态及其转变特性的影响进行了可视化的处理分析,同时对换热管的表面温度进行红外观测。结合流态与红外观测,系统性地总结了R290在微细通道内流动沸腾换热特性及对换热过程中干涸特性,为微细通道换热器的设计提供了理论基础与数据支持。