超轻多孔泡沫金属流动与传热研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 纪献兵 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-06-02 |
| 授予单位 | 中国科学院广州能源研究所 |
| 授予地点 | 广州能源研究所 |
| 导师 | 徐进良 |
| 关键词 | 泡沫金属 池沸腾 流动沸腾 换热 流动特性 metal foam pool boiling flow boiling heat transfer flow characteristics |
| 其他题名 | Research about Heat Transfer Performance and Flow Characteristics of Ultra-light Porous Metal Foam |
| 学位专业 | 热能工程 |
| 中文摘要 | 超轻多孔泡沫金属（简称泡沫金属）是一种新型的多功能材料，它具有比重小、孔隙率高、比表面积大等突出特点，在传热学领域显示了强劲的功能。对它的传热性能及内部流体流动特性进行研究符合人们追求高性能材料轻质化的需求。 首先，以去离子水为工质，对泡沫金属结构表面的池沸腾进行了研究。研究发现，泡沫金属会显著强化池沸腾换热，降低沸腾起始点的过热度，换热系数可达光表面的2~3倍。泡沫金属孔密度、厚度对沸腾换热具有重要影响，各自呈现出强化和弱化换热的两面性。孔隙率的影响较为复杂。过冷度对沸腾的影响与泡沫金属厚度有关，并表现出与光表面不同的特点。 其次，在常压下，借助于高倍摄像仪对泡沫金属结构表面的池沸腾进行了可视化和热传输研究，所用工质为丙酮。壁面过热度从-20 K到190 K,热流达到140 W/cm2。30和60ppi的泡沫金属在低过热度时，气泡显示出周期性产生和脱离现象，随着过热度的增大，气泡发生周期性聚合和再聚合模式，隆状气泡出现。对于90ppi的泡沫金属，在低过热度时就发生气泡聚合，在中等和高过热度时，气泡碎片不停的脱离泡沫金属表面。沸腾曲线可划分为三个区域，在区域III中，高、低孔密度的泡沫金属的传热模式不同，其沸腾曲线发生交叉。 再次，研究了泡沫金属结构表面在不同倾角下的池沸腾换热。结果表明方位角对换热有一定的影响，影响程度与过冷度有关。在低热流时，换热效果随角度的增大而减小，而在高热流时正好相反，当泡沫金属孔密度为90ppi时，部分倾角的沸腾曲线发生交叉。 接着，对单相流体在泡沫金属通道中的流动和换热进行了研究，所用工质为去离子水。获取了热流密度、泡沫金属孔密度、液体流量等参数对层流流体流过泡沫金属时的压降、通道壁面温度、对流换热等特性的影响。结果表明泡沫金属会显著强化对流换热，大大降低通道的壁面温度，其对流换热能力随雷诺数Re的增大而逐渐增强，最大努塞尔数Nu可达空矩形通道的13倍，但与空通道相比，泡沫金属通道的压降显著增大，并随Re数及泡沫金属孔密度的增大而增大。 最后，研究了泡沫金属通道内的流动沸腾，发现了在流动沸腾过程中的周期波动现象，波动包括出口温度，压力降及流量，他们的波动受热流密度等因素的影响。实验也表明流体在泡沫金属中的流动压降和摩擦乘子受孔密度、液体流量及两相流干度的影响较大。同时实验中得到了适用于高孔隙率泡沫金属通道的两相流摩擦压降实验关联式。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-14 |
| 页码 | 136 |
| 源URL | [http://ir.giec.ac.cn/handle/344007/5828]  |
| 专题 | 中国科学院广州能源研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 纪献兵. 超轻多孔泡沫金属流动与传热研究[D]. 广州能源研究所. 中国科学院广州能源研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：广州能源研究所
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