高等传热学论文-传热学的应用及最新进展—多相表面的沸腾换热

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1、传热学的应用及最新进展—多相表面的沸腾换热Xxxx（长沙410083）摘要：多相系统及过程中存在很多不同的界面，这些界面（气体、液体、固体）彼此依赖、融合，形成多相表面。相之间的稳定边界企图通过界面自由能值来改变其界面面积，沸腾传热是多相表面传热的很重要部分。沸腾传热技术被广泛应用于热能动力、核电、地热能、太阳能、石油化工、食品及低温工程等传统工业领域以及空间技术和微电子散热等高新技术领域。强化沸腾关键技术的突破可有效提高能源利用率和解决狭小空间内高热流密度的散热难题。纳米多孔铜表面具有高比表面积、优异的热

2、导率、良好的浸润性以及极高的潜在汽泡核心密度，是极具前景的强化沸腾传热表面。本文详细地介绍了多相表面的沸腾传热以及其在一些领域的相关应用。关键词：多相界面；沸腾换热；汽泡;EHD中图分类号：文献标识码：文章编号：Theapplicationofheattransferandthelatestprogress—TheboilingheattransferwithmultiphaseinterfacesJIANGTao(Centralsouthuniversityinstituteofscienceandeng

3、ineeringenergy,Changsha410083)Abstract：Inmultiphasesystemsandprocesses,manydifferentinterfacescanexist,dependinguponwhichstate(gas,liquid,orsolid)isfinelydispersedinanother.Thestableboundarydemarcatingthisregiontendstoaltertheinterfaceareabyvirtueofitsinte

4、rfacialfreeenergy,Theboilingheattransferisthemostimportantpartofmultiphaseinterfacesheattransfer.Boilingheattransfertechnologyiswidelyusedintraditionalindustrialareas,likethermalpower,nuclearengineering,solarenergy,chemical,foodengineeringandcryogenicengin

5、eering,aswellasspacetechnologyandmicroelectronicscooling.Thedevelopmentofboilingenhancementtechnologycanimproveheattransferefficiencyandprovideasolutionfortheheatdispersingprobleminsmallspacewithhighheatflux.Thenanoporouscoppersurfacewithhighspecificsurfac

6、earea,excellentthermalconductivity,goodwettabilityaswellasahighdensityofpotentialbubblenucleatesites,isapromisingheatingwallforenhancingboilingheattransfer.7Keywords：multiphaseinterfaces;boilingheattransfer;steambubble;EHD0引言沸腾传热因在较小的过热度条件下可以获得极大的传热系数，在过去8

7、0余年的时间内一直是研究的热点。目前，沸腾传热技术已被广泛应用于热能动力、核电、地热能、太阳能、石油化工、食品工程以及低温工程等重要工业领域的关键过程。沸腾传热效率的高低直接决定着能源转换或利用效率。另外，近年来在微型化的趋势下，以CPU及功率元器件（如电源、大功率LED等）为代表的微电子器件集成度的飞速增长带来了器件热流密度的不断飙升，给传统的对流换热冷却方式带来极大的挑战。鉴于提高沸腾传热效率的紧迫性及极大的发展空间，强化沸腾传热一直是国际传热领域中最活跃的研究方向。强化沸腾关键技术的突破将为提高能源利

8、用率、解决微电子领域等狭小空间内高热流密度的冷却难题提供新的手段。沸腾传热和两相流动传热现在的探索是建立在卢克亚麻传热学先驱努力的基础上。Gose等[1]提出采用气体介入鼓泡法冲击热边界层的强化传热技术。其强化换热物理模型如图1所示，通过强迫气体通过多孔换热表面，从而在近壁面热边界层内造成人为的汽泡扰动。图1异气介入强化传热示意图Kim等在该领域做出了突破性的贡献，他们在纳米流体沸腾实验中发现加热壁面上有纳米颗粒