水平矩形窄缝内液氮流动沸腾换热特性实验研究

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窄缝通道内的流动与换热研究是近年来非常热门的一个研究领域。窄缝通道的强化传热技术作为一种新型的强化传热方法，它具有温差小、传热效率高等显著特点，而且结构紧凑，不需要复杂的表面加工和处理。对于窄缝通道的换热研究，国内外研究者主要针对圆形、矩形、环形窄缝，R-113、去离子水等常温工质，以液氮为工质的矩形窄缝研究不多。
　　本文以液氮为流动工质，利用窄缝通道强化换热技术设计一套单面加热的水平矩形窄缝液氮流动沸腾换热实验系统，探讨窄缝通道的气液两相流动沸腾换热特性。整套实验系统的设计包括实验段、数据采集系统、液氮发生装置三部分。对实验段设计，改变窄缝间隙为2mm、3mm、4mm、5mm，以及窄缝通道长度为400mm、125mm。对实验系统进行安装和调试，重点解决实验系统的密封、保冷问题。
　　实验研究分为两部分，瞬态流动沸腾换热特性及稳态流动沸腾换热研究。对瞬态换热特性实验研究：相同壁面温度及相同热流、质量流量条件下，分析壁面沿流向温度瞬态变化，其中间隙s为3mm的窄缝通道的壁面冷却速率最快。对稳态换热特性实验研究：在实验参数范围内，对长度为400mm、间隙s的矩形窄缝，一定质量流量下，各个间隙s的窄缝随着壁面热流密度增大，壁面沸腾换热系数meanh呈先增大后减小的趋势。其中，间隙为3mm的窄缝其壁面沸腾换热系数较高，换热效果较好，间隙为2mm的窄缝次之，间隙为5mm的窄缝其壁面沸腾换热系数最低。对长度为400mm、间隙s的矩形窄缝，在壁面热流一定的条件下，随着质量流量增大，壁面沸腾换热系数meanh增大，其中间隙为3mm的窄缝其壁面平均沸腾换热系数较高，换热效果较好，间隙为2mm的次之，间隙为5mm的窄缝其壁面沸腾换热系数最低。在相同热流及质量流量条件下，间隙为3mm、长度为400mm的窄缝比为125mm的平均沸腾换热系数meanh高。在实验参数范围内，将实验值拟合得到半经验公式：0.5841.0062.161.8470.00322meanwmhqGsL?=同实验值比较，平均相对误差在30％以内。

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作者
贾琳妍;
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作者单位

南京航空航天大学;

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授予单位南京航空航天大学;
学科航空宇航推进理论与工程
授予学位硕士
导师姓名张净玉;
年度 2008
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类传热学;
关键词
水平矩形窄缝; 液氮流动; 沸腾换热特性; 实验系统; 瞬态变化; 质量流量;

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