不同构造参数泡沫铜在不同压力下沸腾换热试验研究

摘要

前期的大量试验探究表明泡沫铜可以强化热管的换热性能，但是影响热管换热性能的因素很多，对于泡沫铜强化热管换热的解释大多是宏观解释，本文旨在研究不同构造参数泡沫铜在不同压力下对蒸发段沸腾换热性能的影响，并通过可视化实验台架观测汽泡生成特点，为泡沫铜在换热器中的应用提供指导。
　　本文首先设计并成功搭建了测试不同种类加热表面沸腾换热性能的实验台架，然后制备了光滑表面，不同孔密度泡沫铜，不同厚度泡沫铜和梯度孔泡沫铜，并对泡沫铜进行了表征。
　　试验方面，本文首先做了一组光滑表面和泡沫铜表面的沸腾换热试验，试验结果表明：泡沫铜起始沸腾点所需的过热度比光滑平板低3℃左右，其临界热流密度为136.7 W/cm2，是光滑表面的1.2倍。
　　紧接着本文进一步探究了不同构造参数泡沫铜对沸腾换热性能的影响，在试验参数范围内，试验结果表明：（1）泡沫铜的沸腾换热性能随孔密度的增大先增大后减小，（2）泡沫铜的沸腾换热性能随厚度的增加先减小后增大。（3）高孔密度泡沫铜的沸腾换热性能在低热流密度区优势明显，但在高热流密度区，其沸腾换热性能不明显，甚至恶化。相对于低热流密度区，低孔密度泡沫铜在高热流密度区的沸腾换热性能较好，但在整个热流密度区的沸腾换热性能只是略微优于光滑壁面。而梯度孔泡沫铜的沸腾换热性能同时兼备了高孔密度泡沫铜和低孔密度泡沫铜的沸腾换热优点，在整个热流密度区，梯度孔泡沫铜的沸腾换热性能均明显优于光滑壁面。
　　最后本文探究了压力对光滑壁面和不同构造参数泡沫铜沸腾换热性能的影响，在试验参数范围内，试验结果表明：（1）光滑壁面和低孔密度泡沫铜的沸腾换热性能均随压力的提高而增强，但高孔密度泡沫铜在高热流密度区的沸腾换热性能随压力的增大而降低。（2）在不同压力下，不同厚度泡沫铜的沸腾换热系数曲线和光滑壁面相似。（3）相对单一孔密度泡沫铜，梯度孔泡沫铜的沸腾换热性能在不同压力工况下表现的比较稳定。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 沸腾换热概述

1.3 金属泡沫表面制备

1.4 金属泡沫强化沸腾换热国内外研究现状

1.5 现有研究工作的不足

1.6 本文主要工作及研究内容

第2章 试验系统设计和测试方法

2.1 试验系统设计

2.2 系统压力控制

2.3 试验步骤和方法

2.4 试验数据处理

2.5 试验清单

2.6 误差分析

2.7 试验装置验证

2.8 本章小结

第3章 泡沫铜沸腾换热性能研究

3.1 表面制备

3.2 结果与分析

3.3 本章小结

第4章 不同构造参数下泡沫铜的沸腾换热性能研究

4.1 试验结果与分析

4.2 本章小结

第5章 压力对泡沫铜沸腾换热性能的影响

5.1 试验结果与分析

5.2 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文和科研成果

致谢