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本课题以去离子水为工质,在竖直的铝质微槽中进行沸腾换热试验。各试验段微槽尺寸分别为0.3mm×2mm×250mm,0.6mm×2mm×250mm,2mm×2mm×250mm,槽道目为23,23,9个。试验的热流密度范围为18～95 Kw/m2,流量为10L/h和40L/h。
首先,依据各个试验所测壁温,计算出不同工况下0.3mm×2mm和0.6mm×2mm两尺寸槽道中流体的饱和沸腾起始点(s点)到入口的最大距离Zmax=135.552mm,小于槽道壁面的三号、四号测温点到进口的距离,由此断定该两点位置对应流体已处于饱和沸腾。同样的方法得知,2mm×2mm尺寸槽道的Zmax=136.5mm,也小于该槽道最后的两个测温点二号、三号到进口的距离。由此也说明了该两点位置对应的流体己处于饱和沸腾。依据以上分析,本文对于饱和沸腾换热研究的相关数据来自上述测温点。
其次,实验发现相同壁温过热度下,0.3mm×2mm截面槽道对应的热流密度最大,接着是0.6mm×2mm截面槽道,最后是2mm×2mm截面槽道。这说明了槽道尺寸越小其传热特性越好,强化传热性能越高。而对于传热系数h的分析也证明了上述结论。试验同时发现,流量变化对同一槽道的热流密度影响不大,其变化范围在±10％以内。
第三,通过饱和沸腾时干度与传热系数比较发现,在同一工况下,整个槽道的干度从进口到出口依此增高,而传热系数随干度变化不大。其中0.3mm×2mm微槽维持在34J/m2·s·K,0.6mm×2mm和2mm×2mm截面微槽,也分别维持在27J/m2·s·K,22J/m2·s·K。
最后,对0.6mm×2mm截槽道在热流密度68Kw/m2,流量为10L/h的进出口压差随时间的波动(采集频率50Hz)进行了时间序列的李雅普诺夫(Lyapunov)指数的分析,得到最大Lyapunov指数在关联维m=3时为0.699。说明了在饱和沸腾状态下,进出口压差随时的波动进入混沌状态。