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蒸汽冷凝传热过程常常伴随着冷凝液膜的波动现象,冷凝液膜波动在空间和时间上蕴含着丰富的动力学行为,动力学行为又与蒸汽冷凝传热过程复杂耦合,强化了冷凝传热,因此通过实验研究冷凝液膜波动对蒸汽冷凝传热过程的影响,研究液膜波动强化冷凝传热的机理,对高效传热技术的开发具有重要的科学价值和实际意义。本文设计搭建了水平管内冷凝液膜波动可视化实验台,实验通过蒸汽干度调节器对水平管入口蒸汽干度进行调节,利用函数发生器控制扬声器添加不同频率的周期性正弦扰动,使冷凝液膜产生波动。基于光学全反射技术(Total Internal Reflection-TIR)测量水平管内底部(0~°)、侧部(90~°)、顶部(180~°)位置处的基底液膜厚度,基于LED/光敏晶体管光学测试技术测量波动液膜波频、波速、波长,这两种可视化测量技术实现了非接触定量测量,避免了对液膜流动的干扰。通过定量分析波动液膜基底膜厚、波频、波速、波长以及局部传热系数随蒸汽干度和扰动频率的变化规律,探讨液膜波动强化冷凝传热的机理。实验结果表明:添加特定频率的周期性正弦扰动能够使冷凝液膜产生波动,不同扰动频率下的波动液膜波频分布体现了波频对扰动频率的继承性。波动液膜波速和波长都随蒸汽干度的减小而减小;扰动频率为18Hz时,波动液膜波速最大,波长最长。添加扰动与不添加扰动相比,管底部、侧部、顶部基底液膜厚度都有明显的减薄,其中管底部基底液膜厚度减薄最显著;扰动频率为18Hz时,基底液膜厚度减薄幅度最大;基底液膜厚度随蒸汽干度的增加而减小;低蒸汽质量流率下,平均基底液膜厚度主要取决于管底部基底液膜厚度。添加扰动,管周向各处局部蒸汽冷凝传热系数都有所提高,其中水平管下部(90~°以下)局部蒸汽冷凝传热系数提高幅度最大;液膜波动强化传热的效果随着蒸汽干度的增加而减弱;在18Hz扰动下,液膜波动强化冷凝传热的效果最佳;在实验测量范围内,液膜波动引起的基底液膜厚度减薄对强化冷凝传热的贡献在高蒸汽干度下最大为76%,在低蒸汽干度下最小为30%。