微细通道CO2沸腾换热临界热流密度深度分析

本文主要探讨了微细通道内二氧化碳(CO2)流动沸腾换热过程中的一项关键参数——临界热流密度(CHF)。CHF是指在给定工况下，换热系统能够维持稳定沸腾的最大热流率，它是影响换热效率和换热器设计的重要依据。研究者张良和柳建华基于国内外已发表的实验数据，着重分析了质量流量、饱和温度以及管径等因素对CHF的影响。 质量流量直接影响到流体的运动状态，高流量可能导致流体更容易达到沸腾条件，从而降低CHF值。饱和温度则是决定相变行为的关键参数，温度升高会促进汽化，可能导致CHF增大。管径作为换热面积的主要决定因素，通道尺寸减小意味着单位体积内的接触面积增加，可能促使CHF上升。 研究中，两位作者对比了Bowring预测关联式和Wojtan预测关联式这两种常用的理论模型与实验数据。结果表明，Bowring预测关联式在小于3mm管径的微细通道内，对于CHF的预测精度相对较高，能在70%的预测范围内保持在30%的误差以内。Wojtan预测关联式的平均绝对误差和平均相对误差较小，显示出了较好的预测性能。 然而，尽管现有的模型在一定程度上能够提供参考，但研究指出仍存在误差，这为未来的CHF研究提供了改进的方向。作者提出，未来的研究应进一步优化模型，特别是在微细通道内，考虑到非稳态效应、壁面粗糙度、流动不均匀性等更复杂的因素，以提高对CO2流动沸腾换热CHF的预测精度。 这篇文章通过对实验数据的深入分析，揭示了微细通道内CO2流动沸腾换热的临界热流密度受多种因素影响，并对现有模型进行了评估和建议，为相关领域的设计和优化提供了有价值的信息。对于那些关注制冷及低温工程或微尺度热管理的工程师和研究人员来说，这篇首发论文具有重要的参考价值。