胡建建, 李亚南, 陈 涛, 张红武, 李普瑞

(西安近代化学研究所, 陕西 西安 710065)

1 前 言

小管道是介于常规管道与微管道间的过渡管道，被普遍认可的水力直径范围介于1～3 mm[1-5]。小管道沸腾是一种常见的工业现象，且随着现代工业的快速发展，各种类型的小管道换热器在化工、航空航天等领域有着广泛的应用，如制冷蒸发器/冷凝器，水平管式蒸发器和管式换热器等[2-8]。沸腾传热是两相流传热的主要形式，流体沸腾过程中不同的沸腾状态对换热器的换热特性及安全性有着重大影响。沸腾传热是以气泡形式进行的，气泡的产生、形成、生长及其运动方式是影响沸腾传热的重要机制，而且热能动力设备的大部分汽化传热面处于沸腾状态[5-15]，因此，小管道沸腾过程的在线监测对小管道换热器的传热效率和运行稳定性具有重要意义。

现阶段主要使用光学仪器、接触式传感器等方式监测小管道沸腾过程[6-16]。光学仪器(如利用高速相机、红外相机、激光相机等)作为用于沸腾过程监测中最常用、最直接的方式，其主要通过获得小管道内液体图像或热场分布，结合上位机图像分析技术进行状态判别。然而，高速相机不但成本较高而且仅适用于透明的液体或换热器，红外相机只能测量小管道外壁温度。常见的用于监测小管道沸腾过程的接触式传感器有温度传感器和压力传感器，传感器以与管道内部直接接触的方式获取相关参数，该方式简单直接但信号所反映的状态存在滞后且判断误差较大。……