论文部分内容阅读
微小通道换热器已广泛应用于电子元件的散热、汽车空调、航空航天等领域。因此对微小通道的流动换热特性的研究对微小通道换热器的优化设计具有重要意义。然而到目前为止公开发表的文章表明微小通道的流动换热实验结果与常规通道的经典理论存在偏差,对于微小通道的压降特性以及流动换热特性的研究还没有一致的结论。因此,对微小通道中的单相流动换热特性进行进一步的研究和探讨。对微小通道中的尺度效应以及常规通道和微小通道的流动换热理论进行了归纳和总结,为实验现象的分析和比较奠定了理论基础。搭建了扁材多孔管内单相流动换热的实验台,对仪器设备的测试精度进行了不确定度分析,确保了实验结果的准确性和可靠度。对水、乙醇及丙酮在水力直径分别为0.72mm(方孔)和0.86mm(圆孔)扁材多孔管中的流动和换热特性进行了实验测试。通过改变工质的流量、入口温度及加热热流密度测试不同工况下的流动及换热特性。对测试结果进行分析和比较发现,在Re数较低时,扁材多孔管的压降特性与常规通道的理论基本一致,但壁面粗糙度的影响明显,当Re数较大时,摩擦阻力因子稍高于常规通道的理论的预测值。加热条件的摩擦因子比等温绝热条件下的低,过渡临界点推迟。摩擦阻力因子随工质入口温度和加热热流密度的增加而降低,通过物性对摩擦阻力因子进行了修正。扁材多孔管的对流换热特性受入口段效应、轴向导热共轭传热效应以及物性变化等尺度效应的影响显著,导致实验值与常规通道及微小通道的理论存在偏差。在Re数较低时,轴向导热效应明显,随着Re数的增加,入口段效应占主导。随着入口温度以及加热热流密度的增加,Nu数逐渐减小,这是受物性变化的影响。根据这三种其主要作用的尺度效应,对Nu数进行了修正,具有较高的预测精度。对流动压降及对流换热的过渡区进行了比较和分析,发现流动及换热的下临界雷诺数均在2000附近,但流动特性的上临界雷诺数比换热特性的高。流动压降与对流换热热阻的关系表明,在热阻不变的前提下,压降随入口温度及热流密度的增加而降低,是受粘度变化的影响;过渡区的扰动影响明显,导致压降-热阻的变化关系与层流区的存在差异。