摘要：微通道沸腾不稳定性降低设备运行性能及传热特性。设计入口集成种子汽泡发生器的三角形硅基微通道热沉。搭建同步光学可视化测量实验台。研究加热膜长度、质量流量及种子汽泡触发频率对微通道内沸腾不稳定性及传热影响。结果表明:加热膜长度和质量流量作为控制沸腾不稳定性的关键参数,加热膜长度越长或质量流量越低,沸腾起始点和临界热流密度越早发生。单相液体区域,热流密度增大,压降略微降低,温度线性升高。汽液两相区域,热流密度增大,压降迅速增大,温度呈指数式上升。触发种子汽泡作为一种主动式控制技术,沸腾不稳定性得到抑制或消除,换热得到显著增强,是一种值得推广的技术。

摘要：微通道内的流动沸腾被公认为是一种极具潜力的高功率密度微电子设备/器件散热技术,但微通道的极限散热能力依赖于其下游的状态。为了进一步提升流动沸腾过程的传热特性并从根本上解决下游过早干涸的问题,基于逆流式微通道的概念,将传统顺流平行微通道(CPM)分为两段,提出并设计了短程逆流式微通道(SFCM)。实验研究了去离子水在质量流速为118~219 kg/(m^(2)·s)时,过冷度为50℃下的流动沸腾传热特性,并与传统顺流平行微通道的实验结果进行了对比。研究发现,与传统顺流平行微通道相比,短程逆流式微通道的临界热通量(CHF)和平均传热系数(HTC_(ave))分别实现了160.6%~204.4%和91.2%~115.4%的提升。同时,相较于传统顺流平行微通道,短程逆流式微通道的压降和泵功分别降低了76.9%~80.4%和44.9%~48.2%。更重要的是,短程逆流式微通道实现了沸腾不稳定性的有效抑制。

摘要：本文建立了两相泵流体回路,设计了可视化分布式射流沸腾实验测试段,研究了针肋表面上不同热流密度下的汽泡动力学特性。结果表明:汽泡率先在回流孔正下方区域产生,随着热流密度的提高向射流孔下方扩展,在核态沸腾中后期,会出现沸腾不稳定,并且伴随进出口压力的大幅波动,但当进一步提高热流密度后,沸腾重新回归到稳定状态。

摘要：为研究微通道中纳米流体流动沸腾的换热性能,设计了一种水力直径为143μm的矩形硅基微通道,搭建了研究微通道中纳米流体流动沸腾换热的高速测量和光学可视化实验平台。研究了质量分数为0.2%的Al2O3纳米流体及纯水在微通道中的流动沸腾换热性能。通过比较在两种换热工质中系统压降和壁温,并结合流型的同步变化分析了纳米流体的流动沸腾换热性能。结果表明:纳米粒子的加入会使微通道中流动沸腾时流型发生变化,以小气泡和泡状流为主。通道沸腾换热得到加强,壁温和系统压降波动幅度减小,出现沸腾不稳定性时的热流密度升高,系统的OFO(onset of flow oscillation)点明显后移,系统稳定沸腾区域增大。采用纳米流体做工质不仅对于微通道中流动沸腾不稳定性具有抑制作用,而且能够改善微通道中流动沸腾时的流动和换热性能。