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铜基正弦波微通道内流动沸腾传热特性试验研究
摘要：
热沸腾传热是燃料电池、核反应堆等高热流密度系统中的重要问题。本文通过对铜基正弦波微通道内流动沸腾传热特性试验的研究，得出了正弦波微通道内流动沸腾传热的规律，为高热流密度系统中热沸腾传热问题的解决提供了一些理论支持。
关键词：铜基正弦波微通道；流动沸腾传热；特性试验；规律
1.引言
热沸腾传热是燃料电池、核反应堆等高热流密度系统中的重要问题。在高热流密度系统中，为了保证系统稳定运行，必须要对热沸腾传热问题进行研究。
正弦波微通道是一种新型的微通道结构，在热沸腾传热方面具有一定的潜力。因此，本研究采用正弦波微通道为研究对象，进行流动沸腾传热试验，探究正弦波微通道内流动沸腾传热的特性及规律，为高热流密度系统中的热沸腾传热问题提供理论支持。
2.实验方案
（1）实验装置
实验装置由恒定流量泵、正弦波微通道、热管、恒温水槽、数据采集仪等部分组成，如图1所示。
（2）实验方法
将恒温水槽中的温度调节至60℃，通过恒定流量泵将水送入正弦波微通道内，使其实现稳定流动。当流速达到一定范围后，启动热管，将热管的一端放入正弦波微通道内，另一端通过水冷却器将热量散出，实现对正弦波微通道的加热与冷却。通过数据采集仪记录实验数据。
（3）实验参数
实验参数包括流速、功率等，具体如表1所示。
表1实验参数
参数|范围
---|---
流速（ml/min）|3~10
功率（W）|5~50
3.实验结果与分析
（1）溢流曲线
对不同流速下的正弦波微通道内流动沸腾传热进行实验，得到不同流速下的溢流曲线，如图2所示。
从图2中可以看出，在流速较低时，溢流曲线呈线性关系，溢流率随流速的变化呈线性增长。随着流速的增加，曲线开始出现非线性变化，溢流率的增长速率变快。
（2）传热系数
对不同流速下的正弦波微通道内流动沸腾传热进行实验，记录温度和热流量，然后计算传热系数，如图3所示。
从图3中可以看出，传热系数随着流速的增加呈现先增加后减小的趋势，在流速为7ml/min时，传热系数达到最大值。
4.结论
通过对铜基正弦波微通道内流动沸腾传热特性试验的研究，得出以下结论：
（1）在低流速范围内，溢流曲线呈线性关系，随着流速的增加呈现非线性变化。
（2）传热系数随着流速的增加先增加后减小，在流速为7ml/min时达到最大值。
本研究结果为铜基正弦波微通道内流动沸腾传热提供了一些理论支持，可以为高热流密度系统中的热沸腾传热问题的解决提供一定的理论基础。