微小尺度射流冲击传热测量研究

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射流冲击作为一种高效的强化传热的方式,一直受到学术界和工程界的高度重视。熔盐有温度范围宽、粘度低、流动性好等优点,适于高温冷却过程。为保证射流冲击冷却研究的可靠性,本文对影响传热过程的测量方法进行了分析和实验。主要工作包括以下几个方面:  对微小尺度射流冲击传热过程分析,分析实验件的各构层厚度不同时,背面热量散失对康铜膜正面热流密度的影响。通过传热计算,当聚四氟乙烯厚度超过4mm时,康铜膜发热量中有99%以上的热量用于射流冲击对流换热,热损失小于1%,表明实验件结构的传热可靠性。  搭建气体射流冲击传热实验台。以氮气为介质,利用红外热像仪测量康铜膜温度。针对喷射速度9~27m/s,喷射距离6~14mm时进行实验测量。对驻点传热数据进行关联,与经典公式进行比较,得到基本一致的结果,即局部换热系数呈钟形分布,驻点最高,而后单调下降。随着雷诺数的增加,驻点对流换热系数不断增强,径向分布曲线整体上升。但由于红外测量的误差较大,实验测量没有达到足够精度。  搭建熔盐射流冲击传热实验台,对系统主要构件进行介绍和分析。以水为介质进行自由射流冲击传热实验,对驻点区换热进行研究,驻点区的流动基本符合层流特性。与经典关联式比较,得到比较一致的趋势,误差不超过12%,表明了实验系统的可靠性。进而测量了喷射间距、雷诺数等对局部换热系数的径向分布的影响,得到一致的结论。实验结果可为后续熔盐射流冲击传热的实验研究提供参考。
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