微通道内流动与沸腾传热具有高传热系数、高均温性与低工质需求量等优点,能减少资源、能源的消耗。因此,微通道技术在各个领域得到广泛应用,并成为极具发展前景的换热方式之一。由于尺度微型化,使得微通道内流动与沸腾传热现象非常复杂,目前仍需进行深入探索和研究。本文通过数值模拟、实验测试以及理论分析对微通道扁管内制冷剂气-液两相流动与沸腾传热特性展开研究。建立微通道扁管数理模型,利用Fluent软件基于VOF多相流模型对制冷剂气-液两相进行模拟,分析不同制冷工质、质量流量、热流密度、扁管孔数以及扁管宽度对流动与沸腾转热的影响。搭建实验测试平台,通过改变加热功率、制冷剂充注量、实验段扁管尺寸对扁管进出口温度、壁面温度、进出口压力等参数进行测量,结合模拟分析微通道扁管内制冷剂流动与传热特性。研究结果表明:(1)模拟过程中,气泡在微通道内表面生成,然后脱离壁面,最后汇聚成块状流、弹状流、环状流以及雾状流;制冷剂相变过程中呈现了完整的气泡产生、生长、合并与脱离过程;并且得到扁管内速度矢量图、云图以及温度场随着气泡形态的变化而变化。(2)相同条件下,相界面随着孔数增多,其长度稍有增长;随着扁管宽度增加,起沸点位置提前,相界面长度减短。不同扁管在相同位置处,制冷剂液相体积分数随孔数的增加而增大;扁管孔数N_k=18时,出口液相体积分数比N_k=10增加了24.5%;孔数相同的三种扁管(A_l=11mm、16mm、21mm),制冷剂液相体积分数较小为A_l=16mm,其数值为0.76。(3)随着质量流量的增加,起沸点位置推迟,相界面变长;热流密度增加时,起沸点位置提前,相界面变短;质量流量G_m=200kg/(m~2·s)时,高热流密度时液相体积分数比低热流密度减少了19.7%;低质量流量下,液相体积分数随热流密度增加而减小,而高质量流量下,液相体积分数增加先减小后增加;不同制冷剂在相同工况时相变情况不同,其中制冷剂R410a液相体积分数比R134a减少了53.06%。(4)实验发现,扁管上壁面温度随着加热功率的增加逐渐上升,加热功率为Q_w=1200W、1500W时基本保持一致,并且比Q_w=600W平均温度增加了32.5%;随着制冷剂充注量增加,扁管上整体温度先增加后保持不变,且相比于加热功率的影响,温度变化较小。(5)通过实验对比,2’#、3’#扁管比1’#扁管各测点温度分别提高了1.86%与3.94%;扁管宽度不同时,4’#扁管温度在距离扁管入口240mm后,各测点温度比1’#扁管约高3℃。对比制冷剂R134a与R600a可知,制冷剂R600a由相变而引起的温度转折点在120mm与480mm处,而R134a的温度转折点在210mm与510mm处,且平均温度均低于R134a。(6)扁管在入口段处传热系数较高,沿着制冷剂流动方向,传热系数急剧降低,距离扁管入口90mm后变化波动较小;对各工况结果分析可知,当加热功率为1200W、制冷剂充注量为0.8kg/cm~2时,为本实验系统最优运行条件。