论文部分内容阅读
微尺度下的传热因其在微机系统、微生物、微电子、航空航天、材料处理及制造业上的巨大应用前景,已引起国内外众多学者的高度重视。然而由于微尺度下的传热是一个复杂的研究对象,相关的研究还不够充分。论文以揭示微槽道内流动与传热的机理为目的,对微槽内工质流动与传热进行了实验研究。主要研究内容及成果如下:以去离子水和质量分数为0.5%的Al2O3-H2O纳米流体为换热工质,研究高2mm宽分别为1mm,0.7mm,0.4mm的通道内工质沸腾传热特性及其影响因素。分析了工质对传热强化性能的影响,获得了在未加电场情况下,相比去离子水作为实验冷却工质,以Al2O3纳米流体作为冷却工质时流动沸腾传热系数提高了5%~12%,强化了传热效果;研究工质的质量流速、槽道尺寸及热流密度对传热强化性能的作用规律,发现槽道尺寸越小流动沸腾传热系数越大,流动沸腾传热系数受质量流速的影响较小,且均随着热流密度的增加而增大,结果表明本次微槽道两相流沸腾传热实验中核态沸腾机制起主导作用。分析了电场对传热强化性能的影响,得到以去离子水为换热工质,当外加电压较低时,传热系数先随外加电压的增加而明显增加,然后趋于平缓;当外加电压超过一定值时,传热系数反而随外加电压的增大而减小。研究表明在EHD(Electro-hydrodynamics)两相流强化传热中存在最佳强化电压,在本实验工况下,最佳强化电压为25KV左右。以Al2O3纳米流体为工质时,外加电场对其沸腾传热性能强化的幅度远小于以去离子水作为工质时外加电场对其沸腾传热系数强化幅度,表明在本实验工况下纳米颗粒的加入削弱了外加电场对流体流动的传热强化作用。对微通道内流动沸腾换热进行了高速摄影可视化研究。获得了不同热流密度条件下,微通道内流动沸腾时的汽泡形貌和流型。对比低热流密度下与较高热流密度的汽泡行为图,发现热流密度增加,汽泡核化点密度随之显著增加,换热性能得到强化。