王子杰， 孔帅帅， 许晓妍， 陈 军， 苏明旭， 杨荟楠

(上海理工大学 能源与动力工程学院, 上海 200093)

金属圆管外降膜形成和蒸发是热交换器中重要的传热传质过程，其广泛存在于汽车电子、核能安全、制冷工程和航空航天等多个领域中[1-4]。液膜厚度及温度影响热量传递，是计算传热系数的关键参数。对液膜厚度和温度的高精度测量不仅能更好地了解液膜形成、流动和蒸发过程的传热机理，也对优化所涉及的工业过程具有重要的工程应用价值。因此，降膜过程中液膜厚度和温度的高精度测量至关重要[5-6]。

常见的液膜厚度的测量方法主要有电学法[7-10]、声学法[11]、图像法[12]和光学法[13]。Xua等[7]采用电容法对直径为20～40 mm的水平圆管上水膜厚度进行了测量。Coney[8]采用电导探针连续测量了快速移动的波浪状水膜厚度。马明飞[11]利用超声波脉冲反射法对气液分层流液膜厚度进行了测量。Gstoehl等[12]使用高速数码相机对管壁周向80°范围内水、乙二醇和水-乙二醇混合物的降膜进行了研究。Greszik等[13]结合激光诱导荧光技术与拉曼散射法对水膜厚度的二维分布状况进行了研究。然而电学法使用的探针容易对流场造成影响，且膜厚测量范围和精度常受到液膜波动形态、平板表面液膜覆盖情况、传感器有效截面及探针结构参数等的影响[6]。声学法虽然不影响流场，但测量精度易受气泡、杂质和振动等因素的影响。而图像法与光学法需要添加示踪物质，相机的离焦模糊程度会影响测量精度，且需要对测量结果进行标定。……