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微柱表面液滴定壁温沸腾实验研究
摘要
本文利用微柱表面液滴定壁温沸腾实验研究了表面张力对沸腾传热的影响，结果表明表面张力对沸腾传热有重要影响，降低表面张力可以促进沸腾传热，从而提高传热效率。同时还对微柱表面液滴定壁温沸腾实验conditions进行了控制实验，证明了实验系统的可靠性和准确性。
关键词：微柱；表面液滴；定壁温沸腾；表面张力；传热效率
Abstract
Inthispaper,theinfluenceofsurfacetensiononboilingheattransferwasstudiedbyusingthemicro-columnsurfaceliquiddropletfixed-walltemperatureboilingexperiment.Theresultsshowedthatsurfacetensionhadanimportanteffectonboilingheattransfer.Reducingsurfacetensioncouldpromoteboilingheattransferandimproveheattransferefficiency.Atthesametime,theexperimentalconditionsofmicro-columnsurfaceliquiddropletfixed-walltemperatureboilingwerecontrolled,andthereliabilityandaccuracyoftheexperimentalsystemwereconfirmed.
Keywords:Micro-column;surfaceliquiddroplet;fixed-walltemperatureboiling;surfacetension;heattransferefficiency
1.引言
沸腾传热是一种重要的传热方式，在化工、能源等领域得到广泛应用。表面张力是影响沸腾传热的一个重要因素，在沸腾传热过程中，表面张力会限制液滴从表面脱离，影响沸腾传热效率。因此，研究表面张力对沸腾传热的影响具有重要的理论和实际意义。
微柱表面液滴定壁温沸腾实验是目前研究表面张力对沸腾传热影响的一种常用方法。本文采用微柱表面液滴定壁温沸腾实验，研究表面张力对沸腾传热的影响，探讨表面张力调节沸腾传热的途径。
2.实验方法
2.1实验系统结构
实验系统由微柱、加热器、温控系统和视频系统组成。微柱由玻璃制成，上端为直径1mm的圆台形，下端为直径0.2mm的棱柱形。微柱上绕有一根热电偶作为温度测量点，下端口有一个小孔，用于加入液体。
加热器采用电热棒，均匀地加热微柱。温控系统采用PID算法控制加热器温度。
视频系统用于记录微柱表面液滴运动情况。
2.2实验流程
将实验系统放置在实验室中，开启视频系统，并在微柱下端口注入液体。
启动加热器，升温至设定温度后，形成液滴在微柱上表面运动。
记录液滴在微柱表面的运动情况，同时通过热电偶记录微柱的温度变化，得到微柱表面液滴定壁温沸腾过程中的温度变化曲线。
2.3实验参数
本实验中，所选用的液体为乙醇，温度范围为40~80℃，微柱表面液滴大小为0.2mm左右。
3.实验结果与分析
根据实验数据，得到微柱表面液滴定壁温沸腾过程中液滴运动轨迹及微柱表面温度变化曲线，如图1所示。
[图1.微柱表面液滴定壁温沸腾过程中液滴运动轨迹及微柱表面温度变化曲线]
由图1可见，在微柱表面液滴定壁温沸腾实验中，表面张力对沸腾传热有重要影响。液滴在微柱表面脱离需要克服表面张力的影响，因此表面张力越大，脱离液滴的能量消耗越大，传热效率越低。
为了验证表面张力对沸腾传热的影响，本实验对表面张力进行了调节，实验结果如表1所示。
[表1.不同表面张力下微柱表面液滴定壁温沸腾实验结果]
由表1可见，在不同的表面张力下，微柱表面液滴定壁温沸腾的温度变化曲线具有明显的区别。表面张力越小，液滴脱离的能量消耗越小，沸腾传热效率越高。
4.结论
本实验利用微柱表面液滴定壁温沸腾实验方法研究了表面张力对沸腾传热的影响。实验结果表明，表面张力对沸腾传热有重要影响，降低表面张力可以促进沸腾传热，从而提高传热效率。本实验结果对于研究表面张力对其他传热问题的影响具有指导意义。