由于具有换热系数高、相变潜热大的优点,池沸腾换热常用于化工、热能动力工程、核反应工程和大规模集成电路等领域的高热流密度换热过程。为了进一步增强池沸腾换热的换热性能,众多学者对换热表面的结构特征进行了研究。通过对前人研究的总结,本文提出了一种新型的梯形微槽道表面,并利用可视化的池沸腾换热实验方法研究了不同的梯形微槽道参数对其池沸腾换热性能的影响,从而得出了梯形微槽道的下底长度和下底角角度对其池沸腾换热性能的影响规律并观察到了换热表面上汽泡的生长状态。在实验范围内,梯形微槽道表面的起始沸腾表面过热度最小为1.4 K、最大为5.2 K,而光滑表面则为5.9 K。可知,梯形微槽道表面起始沸腾时的表面过热度均低于光滑表面,两者最大相差了4.5 K。在表面过热度为8.3 K时,梯形微槽道表面的最高热流密度为1.2×10~6W·m-2,为光滑表面的24.0倍。在表面过热度为13.2 K时,梯形微槽道表面的最低热流密度为1.3×10~6W·m-2,为光滑表面的7.6倍。由此可知,梯形微槽道表面能够获得更好的换热性能。下底长度的增加使梯形微槽道的内表面积增大,热通量增加,使槽道内液态工质的温度更接近换热表面的温度,导致汽化核心更容易生成。下底角角度的减小会增强微槽道对气体的俘获作用,有利于汽泡的产生以及使槽道内的毛细管力增强,有利于液态工质的回流,换热表面的再润湿性能增强。因此,随着下底长度的增加、下底角角度的减小,梯形微槽道表面的换热性能将逐渐增强。通过可视化实验观察到:随着热流密度的增加,换热表面上汽泡的数目增加、脱离直径增大、脱离频率加快。梯形微槽道的两端位置更容易产生汽泡,且脱离直径较小;梯形微槽道表面的中心区域产生汽泡较晚,且脱离直径较大。通过分析得知,这是由于微槽道两端区域汽泡的逸出阻力相对较小,中心区域汽泡的逸出阻力相对较大。另外,换热表面上出现了汽泡水平融合和垂直融合两种现象。在一定程度上,该现象有助于强化换热表面的换热性能。