為探究有無超聲波作用下微細通道內納米流體流動沸騰傳熱特性,該研究設計了一種可以放置超聲波換能器的微細通道試驗段,運用超聲波振蕩法制備了納米顆粒質量分數(shù)為0.1%、0.2%、0.3%的均勻穩(wěn)定TiO₂/R141b納米制冷劑。在設計系統(tǒng)壓力為152 kPa,有效熱流密度的范圍為10.8～22.7 kW/m2,超聲功率為50 W,超聲頻率為23 kHz,質量流率為121.1 kg/（m²·s）,入口溫度為35℃的工況下,在截面寬度為2mm的矩形微細通道內進行流動沸騰試驗。研究結果表明:納米顆粒質量分數(shù)為0.2%時的傳熱系數(shù)較高,強化傳熱效果較好,超聲波作用下仍是質量分數(shù)為0.2%的納米流體強化傳熱效果較好,相對于無超聲情況下R141b平均飽和沸騰傳熱系數(shù)最大提高了89.9%。熱流密度對超聲波強化傳熱效果有很大影響,不同熱流密度下強化效果有明顯差距,聲場作用下納米制冷劑的平均飽和沸騰傳熱系數(shù)隨有效熱流密度的增大呈先增后降的趨勢。通過COMSOL軟件對通道內汽液界面的聲場進行了模擬,模擬結果表明超聲波在汽泡中的傳播較弱。對于質量分數(shù)為0.2%的納米制冷... 

【文章來源】：農業(yè)工程學報. 2020,36(19)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

試驗平臺示意圖

為探究在本文試驗工況下，聲場對微細通道的強化傳熱機理，使用COMSOL軟件對微細通道內汽液界面聲場的分布進行模擬。假設汽泡脫離前為球形[26]，只考慮汽泡對聲壓分布的影響，不考慮汽泡受到的其他作用力。超聲波在通道內沿流動方向傳播，取一個含汽泡的截面作為計算模型，寬度為2 mm，長度為6 mm。通道出入口設置一定壓力數(shù)值[27]，網格劃分采用COMSOL自帶的物理場控制網格并極細化處理，計算模型與網格劃分如圖2。2 試驗結果與分析

由于超聲波在液體工質和汽液兩相流工質中傳播的差異很大，可以通過數(shù)值計算模擬通道壁面上產生汽泡后通道內的聲壓分布情況，在通道內對一個汽泡進行分析。在汽泡體積較小尚未脫離前，聲壓的正負交替使得汽泡發(fā)生振蕩，在本試驗中，汽泡受到的合力方向朝著主流區(qū)斜向上，汽泡與微細通道加熱面的接觸線的收縮會使汽泡更容易從壁面脫離。如圖4所示，通道內的聲壓分布在汽泡周圍發(fā)生了變化，在汽泡的兩側向中間聲壓逐漸衰減，且越靠近汽泡衰減越快，在汽泡內衰減到最小值。

【參考文獻】：
期刊論文
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[6]可調LED光源系統(tǒng)設計及其對菠菜生長的影響[J]. 劉曉英,徐志剛,焦學磊,陳衛(wèi)平.  農業(yè)工程學報. 2012(01)
[7]聲空化場下水平圓管沸騰換熱的實驗研究[J]. 周定偉,劉登瀛,胡學功,馬重芳.  工程熱物理學報. 2002(S1)

博士論文
[1]電場作用下擾流螺旋線圈與納米流體強化細通道流動沸騰傳熱研究[D]. 馮振飛.華南理工大學 2018

碩士論文
[1]超聲波作用下細通道換熱器流動沸騰傳熱特性研究[D]. 王文.華南理工大學 2019
[2]基于不同表面能微通道Al2O3/R141b納米制冷劑流動沸騰傳熱及動態(tài)特性研究[D]. 鄧聰.華南理工大學 2016



本文編號：3042621