论文部分内容阅读
微小通道具有较常规通道更高的面积体积比,使得采用微尺度技术进行散热冷却成为最具潜力的电子冷却方法之一。但由于微通道尺度较小,在流动沸腾状态下,其流道极易被汽核堵塞,系统不稳定性增强。本文基于两种水力直径和流道数量的平行矩形多微通道实验段,以高纯去离子水作为实验工质,研究了总压降以及子通道内的压降变化特性。 本研究基于水力直径为187.5μm的14条平行矩形多微通道实验段所获得的实验数据,分析了质量流速、有效热流密度、热质比(qeff/G)和出口热力学平衡干度(xout)对实验段进出口总压降的影响。发现在纯液相流动时,在低热流密度下,质量流速相较于动力粘度对压降产生更加重要的作用;在高质量流速下(qeff/G较小时),质量流速对压降的影响占主导。在出口干度较小时,由出口干度增大所引起的压降增量不足以弥补由质量流速减小所导致的压降减小;但当出口干度较大时,出口干度对压降的作用逐渐上升,较质量流速对压降的影响略微强烈。从发生静态流动不稳定性之后的区段(即qeff/G较大时)中发现,干度较质量流速对压降的影响将更加显著。通过分析包含有质量流速、出口干度和动力粘度等影响因素的液相与汽相范宁摩擦系数比值(fl/fv)和韦伯数(We)对实验总压降时均值的影响,并对Friedel关系式进行修正得到了新的压降计算关系式,发现该关系式不仅可对本文实验压降进行较好预估,也可在一定程度上对Bogojevic等的实验压降进行预估。通过对水力直径为526.2μm的6条平行矩形多微通道实验段中的进出口总压降和其中两条流道内的压降进行测量,研究流动沸腾实验条件下总压降与单条流道间的压降波动变化特性。发现两个流道内的压降振荡周期及振荡趋势基本一致,也与进出口压降振荡的趋势也较为一致。此外,还发现实验段进出口总压降和单条流道内压降的最大振幅所对应的频率基本相同。因此,利用实验段进出口压降的最大振幅以及其对应位置处的频率,并与可视化图像中的汽核倒流与否相结合,对是否发生流动不稳定性的实验工况进行了初步划分,即划分为不稳定流动实验工况、不完全稳定流动实验工况和完全稳定流动实验工况三种。