梅长云 刘丰收 刘华 付天琳 常见虎 许志华

1.美的集团生活电器事业部 广东佛山 528300；2.美的集团冰箱事业部 安徽合肥 230601

1 引言

沸腾作为一种常见的物理学现象，在剧烈的传热及传质过程中伴随大量气泡的产生、聚并、脱离、破裂等现象[1,2]。以液态水为工质的池沸腾在家电领域有着非常重要的应用价值，如电水壶烧水过程、饮水机加热烧水过程等。随着加热技术的发展，加热功率呈不断增大的趋势，甚至超过2000 W，而烧水过程常伴随有巨大的沸腾噪声，导致消费者对产品的体验变差，同时产生大量的用户投诉。国内外学者主要从传热特性研究、数值模拟、传热实验研究等方向对池沸腾传热机理进行了大量研究[3-5]。近年来，具有独特浸润性的表面在沸腾传热领域的应用也越来越多地受到人们的关注，但对池沸腾过程中产生噪声问题的机理却鲜有研究。因此本文从气泡演变过程与噪声的关系为主轴，并结合表面接触角对气泡分离的影响分析，对池沸腾噪声产生机理进行了研究，同时通过控制表面接触角，达到抑制噪声的目的。

2 池沸腾噪声产生机理分析

2.1 池沸腾噪声

本文以功率为2000 W，直径为120 mm，高度为300 mm的圆柱池为研究对象，其中圆柱池采用常用的304不锈钢材质，热源为环形发热管，环形发热管与圆柱池焊接，工质为纯净水。

池沸腾过程可分为四个阶段，如图1所示，自然对流阶段：壁温tw＜104℃，壁面无气泡，壁面和水之间传热依靠自然对流。核态沸腾阶段：壁温104℃≤tw≤140℃，气化核心在加热区产生，并迅速生长，气泡大量出现，传热性能达到峰值。……