曹春蕾 何孝天 马骁婧2)† 徐进良2)

1) (华北电力大学, 低品位能源多相流与传热北京市重点实验室, 北京 102206)

2) (华北电力大学, 电站能量传递转化与系统教育部重点实验室, 北京 102206)

池沸腾是一种高效的传热方式, 目前主要通过刚性固体表面改性强化沸腾传热.本文以乙醇为工质, 实验研究了光滑铜表面和液态金属软表面池沸腾传热.发现液态金属软表面可有效降低沸腾起始点(ONB)壁面过热度, 饱和沸腾时, ONB壁面过热度从光滑铜表面的约18 ℃降低到软表面的约6 ℃, 沸腾传热系数最大提高了149%.与光滑铜表面相比, 液态金属软表面增加了汽泡核化穴数量, 减小了汽泡尺寸, 提高了汽泡脱离频率.观察到软表面弹性毛细波和汽泡射流现象.弹性毛细波增强了壁面热边界层热质传递.发现汽泡脱离过程中, 汽泡尾部在液态金属薄层内形成残余核化穴, 残余核化穴快速长大, 与上升的大汽泡聚合, 形成汽泡射流现象.弹性毛细波及汽泡射流解释了液态金属软表面强化池沸腾传热的机理.

1 引 言

池沸腾广泛用于许多热能耗散系统的冷却, 如大功率电子设备、热交换器和核反应堆等.池沸腾是一种伴随着汽液相变的高效能量传递方式[1], 与自然/强制对流相比, 在保持低过热度的同时可以达到较高的热流密度[2].目前, 很多学者提出大量强化表面结构来增强沸腾传热.由于表面改性方法和表面结构形式不同, 采用的方法主要分为机械/微电子加工技术……