蛇形管内沸腾气泡可视化研究：R141b工质的流动沸腾特性

"蛇型管内沸腾气泡特性可视化观察" 本文深入探讨了蛇形管内沸腾气泡的可视化观测，作者叶平和彭晓峰在相变与界面现象传递实验室，清华大学热能工程系进行了此项研究。他们设计并构建了一个独特的可视化实验平台，专注于研究内径为8mm的蛇形管内R141b工质的流动沸腾核化特性。R141b是一种常用的制冷剂，具有良好的热物理性质，适合此类实验。 实验中观察到，随着热流密度的增加，气泡的成长速度加快，同时气液界面的振荡变得更加剧烈。气泡在生长过程中会出现追击和融合等动态现象，这揭示了沸腾过程中复杂的两相流动行为。这些现象对于理解和优化沸腾传热过程至关重要，因为它们直接影响到传热效率和设备的稳定性。 沸腾传热和气液两相流动是众多工业应用中的核心技术，包括能源、动力和低温制冷系统。蛇形管蒸发器因其独特的结构优势而被广泛应用，但对其内部强制流动沸腾机理的深入研究相对较少。现有的设计通常侧重于安全因素，导致出口蒸汽的过热度较高，从而降低了效率并增加了成本。 本文的实验装置包括一个液体/蒸气循环系统和冷却水回路。R141b工质在循环泵驱动下，经过流量计、预热器和混合室，以过冷状态进入透明的蛇形管蒸发器。在加热过程中，蒸发器中的R141b经历相变，形成不同的流型，这些过程通过CCD摄像头实时记录。实验段采用石英玻璃材料，其外壁上的金属氧化物导电膜用于加热，确保了良好的透明度以便于观察。 通过实验，研究人员能够观察到沸腾过程中的细节，如气泡的生成、增长、相互作用以及它们如何影响流场和传热。这些发现为进一步优化蛇形管设计、提高传热效率和降低能耗提供了理论依据，对于沸腾传热和气液两相流动的研究领域具有重要的科学价值和实践意义。