CO2沸腾换热干涸现象的最新研究综述

随着全球环保意识的提升以及碳排放减少的需求，二氧化碳（CO2）作为潜在的制冷剂在全球制冷领域受到越来越多的关注。本文由张良和柳建华两位学者合作，基于中国科技论文在线首发的论文，深入探讨了CO2在亚临界管内流动沸腾换热过程中出现的干涸现象。干涸是指在沸腾换热过程中，由于流体在某些区域的蒸发速率超过了补充速度，导致局部区域液体量显著减少的现象，这可能严重影响换热效率并引发设备故障。 文章首先阐述了干涸现象在CO2沸腾换热过程中的重要性，它不仅降低了换热系数，还可能导致换热器的壁面腐蚀和不均匀传热。研究者们关注了几个关键因素对干涸现象的影响： 1. **热流密度**：高热流密度会加速沸腾区的蒸发，从而增加干涸的风险。理解热流密度与干涸之间的关系有助于优化换热器设计，平衡加热需求与防止干涸的发生。 2. **质量流量**：质量流量的大小直接影响蒸发速率，流量过低可能导致干涸。因此，精确控制流量是避免干涸的重要手段。 3. **饱和温度**：饱和温度决定了液体的蒸发潜热，温度变化会影响沸腾的稳定性，温度过高或过低都可能加剧干涸现象。 4. **管径**：管径影响流体的流动模式和局部沸腾区域的形成，大直径管可能会降低干涸发生的概率，但也会增大阻力，需综合考虑。 文章还分析了干涸现象的生成机制，这涉及相变、传热特性、流动阻力以及壁面条件等多方面因素。为了进一步研究CO2流动沸腾干涸特性，文中提出了以下几点建议： - 需要开发更精确的数学模型来预测干涸的发生和演化，以便提前进行预防措施。 - 进一步实验研究不同工况下的干涸行为，以确定最佳操作参数范围。 - 研究新型材料和表面处理方法，以提高换热效率并减缓干涸。 - 建立干涸监测和控制策略，确保换热设备的稳定运行。 CO2流动沸腾换热干涸的研究对于制冷工程领域的优化设计具有重要意义，未来的研究将继续深入探讨其机理和解决策略，推动这一领域的技术进步。