同心环形管沸腾两相流动与传热特性实验探究

"同心环形管内沸腾两相流动与传热实验研究，王彦超，黄蓉，对窄缝为2.1mm的同心环形管进行试验，探索了外管加热条件下的水沸腾两相流动阻力和传热特性。研究发现同心环形管内的两相流动阻力较传统圆管增大，沸腾传热得到显著增强，换热系数受到压力、干度、流量和加热负荷等因素影响，并与缝隙宽度和加热方式有关。提出了微液膜蒸发和汽泡扰动的强化传热机理，并建立了环形管内流动摩擦阻力系数与传热系数的实验关联式。该研究领域关注窄缝环形管的特殊流动和传热特性，如气泡形态、流型转化、沸腾传热机制等，对于优化换热器设计和提升热效率具有重要意义。" 本文是一篇首发论文，详细探讨了同心环形管内沸腾两相流动与传热的特性。作者通过实验观察到，在2.1mm窄缝的同心环形管内，由于流道截面的特殊性，气液两相流动结构、流动阻力以及传热表现都呈现出独特性质。例如，大气泡在环形管中呈现环状并被拉长，不同流型区域的汽-液分布不对称，且随着缝隙缩小，流型转化的流量界限降低。此外，研究还揭示了在相同水力直径下，内外径比例越小，弹状流向团状流的转换越早。 在沸腾传热机理方面，研究指出环形管内的传热主要由微液膜蒸发过程驱动，窄缝尺寸显著影响换热效果，但未提供具体的计算公式。先前的研究已表明，间隙大小、热负荷、倾斜角度和表面张力等因素都会影响换热性能。例如，某些实验发现在自然对流沸腾中，换热系数会随着间隙减小而降低，而其他研究则强调流量和热负荷对核态沸腾换热的重要性。 同心环形管的沸腾两相流动和传热研究对于理解复杂流体动力学现象、改进换热器设计以及优化能源系统的性能具有重要价值。通过深入研究这些特性，可以开发出更高效、更稳定的换热设备，以满足工业和科研领域的需求。未来的研究可能将侧重于更深入地探究微液膜蒸发和汽泡扰动机制，以及建立更精确的传热模型，以期优化工程应用。