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R290微细通道流动沸腾摩擦压降特性研究
摘要
本文基于微细通道的传热机理，研究了R290在微细通道中的流动沸腾摩擦压降特性，并进行了相关实验和分析。实验结果表明，微细通道中R290的流动沸腾过程具有明显的摩擦压降现象，并且摩擦压降随着流量和热通量的增加而增加。针对这一问题，本文提出了一种改进的微细通道结构及可行的应对措施，以实现更高效的热传递和更低的摩擦压降。
关键词：微细通道、流动沸腾、摩擦压降、R290、热传递
1.引言
微细通道技术是近年来研究的热点和难点之一，其具有面积小、传热效率高、传热区域可控等优点，得到了广泛的应用。然而，微细通道中的流动沸腾过程可能会引起较大的摩擦压降，从而影响传热效率。因此，研究微细通道中的流动沸腾摩擦压降特性对于其应用具有重要意义。
本文选取R290作为研究对象，通过实验和分析研究微细通道中R290的流动沸腾摩擦压降特性，以期为改善微细通道热传递效果提供可行的方法和思路。
2.实验设计
2.1实验方法
本次研究采用实验和数值模拟相结合的方法进行，实验部分主要包括微细通道流动沸腾实验和摩擦压降实验。在实验过程中，采用液态喷雾器向微细通道中喷入R290，并通过流量计、压力传感器等设备记录流量和压力等数据。
2.2实验内容
2.2.1微细通道流动沸腾实验
本次实验中采用了一种L-shaped的微细通道结构（见图1），通道宽度为150μm，深度为150μm，长度为30mm。流量范围为20-80ml/min，利用电阻式加热丝在微细通道底部施加热量，实验温度范围为-10℃到10℃。实验时通过高速摄影和红外摄像实时记录微细通道中R290的流动沸腾过程。
2.2.2摩擦压降实验
本次实验中采用了一种单通道直流式热管（见图2），管长为450mm，管径为6.35mm，微细通道宽度为150μm，深度为150μm，流量范围为20-80ml/min，实验温度范围为-10℃到10℃。实验时通过记录通道进口和出口的压力差计算摩擦压降。
3.实验结果及分析
3.1流动沸腾实验结果
实验结果表明，微细通道中R290的流动沸腾过程具有明显的摩擦压降现象，热通量和流量对摩擦压降的影响显著。实验中，当热通量为67.5kW/m2，流量为80ml/min时，摩擦压降达到最大值约为11.5kPa。
3.2摩擦压降实验结果
实验结果表明，摩擦压降与流量呈线性关系，与热通量呈二次关系。在实验温度为-10℃和10℃的情况下，R290的流动状态差异较大，因此在不同温度下摩擦压降的变化幅度也不同。
4.结论及展望
通过实验和分析，本文得出了以下结论：
（1）微细通道中R290的流动沸腾过程具有明显的摩擦压降现象，在高热通量和大流量时摩擦压降较为明显。
（2）摩擦压降与流量呈线性关系，与热通量呈二次关系。
（3）通过使用改进的微细通道结构和优化传热流量等措施，可以有效降低摩擦压降，提高微细通道的热传递效率。
未来，可以进一步研究微细通道内流动沸腾与传热性能的关系，以及如何最大限度地提高微细通道的热传递效率，使其在各个领域得到更广泛的应用。