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交错排列柱状微结构表面池沸腾换热实验研究

     
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摘要

为了进一步提高交错排列柱状微结构表面的换热性能,通过改变柱状微结构中心距和形状以提高表面换热系数及临界热流密度.以FC-72为工质,对不同的交错排列柱状微结构硅片在3种过冷度(15、25、35 K)下进行了池沸腾换热实验研究,并与同工况下光滑表面硅片的结果进行了对比.通过干腐蚀技术在硅片表面加工出宽×高为30 μm×60 μm、30 μm×120 μm的方柱微结构,中心距分别为45、60、75 μm,以及直径为38 μm、中心距为60 μm、高度分别为60 μm和120 μm的圆柱微结构.实验结果表明,临界热流密度和沸腾换热系数并非随中心距的增大呈现出单调增或减的规律.中心距为45 μm的表面在核态沸腾区具有更高的换热系数,而对于高度为60、120 μm的方柱微结构,临界热流密度最高的分别是中心距为60 μm的表面(54.6 W/cm2)和中心距为120 μm的表面(60.72W/cm2).当方柱中心距与边长之比大于等于2时,增大中心距对临界热流密度影响很小,最大增加了2％;当方柱中心距与边长之比小于2时,增大中心距对临界热流密度有显著影响,最大增加了14％.当换热面积相同时,圆柱微结构的换热性能要好于方柱微结构,并且临界热流密度相比于方柱微结构表面和光滑表面分别最大提高了13％和124％.另外,临界热流密度随着过冷度的增大而增大,同时沸腾起始点有所滞后.

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