电场和加热器特性对饱和池沸腾传热影响的介观数值方法研究

摘要：

采用耦合电场模型的相变格子Boltzmann(LB)方法研究了饱和池沸腾传热性能,重点分析了均匀电场作用下加热器表面润湿性以及加热器长度对沸腾过程中气泡生成、合并、断裂等动力学行为的影响以及气泡的动力学行为对池沸腾传热性能的影响.结果表明,电场的作用能否强化沸腾传热与加热器的长度以及润湿性有直接关系.对于亲水表面,当加热器长度L*H≤ 6.25时,由于加热器尺寸较小,沸腾过程中加热器表面产生的气泡相互作用力弱,此情况下电场的存在使得气泡体积减小,沸腾被抑制.当加热器长度6.25＜L*H ≤9.375时,均匀电场均能提高临界热流密度(critical heat flux,CHF),且在此加热器长度范围内,CHF提高的百分比随着电场强度的增大而增大.这是因为6.25＜L*H≤ 9.375时,更长的加热器为气泡的生成提供了充分的空间,气泡之间的相互作用力较强,均匀电场作用下的气泡间距增大,气泡数量增加,且CHF提高百分比逐渐增大;当L*H＞9.375时,再润湿阻力随着加热器长度的增大而增大,导致沸腾过程中产生的蒸气在电场力作用下容易被紧贴于加热表面,增加了固体与流体之间的换热热阻,并在气泡根部形成不利于气泡向中间移动的涡,减缓了加热表面热流体与两侧较冷流体的热质交换,CHF提高的百分比随着加热器长度的增大逐渐减小.对于疏水表面,随着长度的增大,CHF提高百分比同样为先增大后减小,然而其阈值增大.

关键词：均匀电场、加热器长度、润湿性、池沸腾

所属期刊栏目：72

分类号：O35;O241.8;TK124

在线出版日期：2023-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：144-157