杨晓龙 唐 煜 朱 荻

南京航空航天大学机电学院，南京，210016

0 引言

沸腾传热可充分利用冷却液潜热在较小过热条件下传递极大热量[1-2]，其传热系数比液体对流的传热系数大两个数量级，因此在发电[3-4]、海水淡化[5-7]、供热及散热[8]等研究领域具有重大应用价值。

沸腾是包含蒸汽成核、气泡生长、脱离和沸腾区重润湿的连续物理过程。目前，沸腾传热的形式有池沸腾[1，2，4，9-14]、微流道沸腾[15-18]和(毛细供液)薄膜沸腾等[6，19-27]。其中，池沸腾是指高于饱和温度的热壁面浸入静止液体中的沸腾过程，池沸腾壁面产生的气泡脱离阻力大，气泡尺寸大于热边界层厚度，因此传热临界热通量较低(小于250 W/cm2)[25]。微流道沸腾的液体在流动时被加热沸腾，流动液体的扰动可促进壁面气泡脱离，传热效率高，但微流道沸腾需外部动力供液，液体压降和沸腾传热效率难以均衡[28-30]。薄膜沸腾将纳米多孔膜作为热表面，液体流过膜上纳米孔后在表面张力作用下形成薄层液膜并被加热沸腾，薄膜沸腾的液膜厚度小于热边界层厚度，当气泡直径生长至液膜厚度时，气泡即与外围蒸汽接触后脱离壁面，因此气泡尺寸始终被限制在热边界层内，传热效率高[25]，并且这种沿多孔膜厚度方向、自下而上的液体传输形式的流程短，使得供液阻力小，但纳米多孔膜易阻塞，从而影响其使用寿命。而近年提出的毛细供液薄膜沸腾是利用吸液芯结构的毛细力将液体传输至热端形成液膜并实现沸腾传热，可在10 ℃的过热度下实现大于1 kW/cm2的临界热通量[19，25]，且无需外部动力供液，因此是微电子和燃料电池等高热流密度装备的理想热管理技术[3，31]。……