微通道沸腾:实验和理论的综述
约翰 R.托姆
实验室的传热传质(LTCM),工程科学学院,
瑞士联邦理工学院洛桑(EPFL)、ch - 1015年瑞士洛桑
摘要
本文总结了最近微通道中沸腾的研究。审查地址宏观尺度和微尺度传热的话题,两相流机制,流动沸腾传热结果式微通道,对于微通道传热机制和流动沸腾模型微通道。对于,最主要流态似乎是细长的泡沫模式可以持续到蒸汽品质对于高达60 - 70%,其次是环状流。流动沸腾传热系数的实验已经被证明是依赖于热通量和饱和压力而略依赖质量速度和蒸汽质量。因此,这些研究得出结论,泡核沸腾蒸发对于控件。相反,分析最近的一项研究表明,瞬态蒸发薄气泡周围的细长的液体薄膜的主导而不是泡核沸腾传热机制,能够预测这些趋势在实验数据。更新的实验研究进一步表明,事实上有一个重要的质量速度和蒸汽质量对传热的影响,当覆盖更广泛的条件,包括一个顶点在低蒸汽品质高热量通量。此外,得出宏观尺度模型是不现实的预测对于微通道沸腾流动系数作为控制机制不是泡核沸腾和湍流对流而是瞬态薄膜蒸发(微通道流动通常层流和湍流所假设的宏观模型)。更高级的three-zone流动沸腾蒸发模型细长的泡沫对于目前正在发展,到目前为止定性描述所有这些趋势。大量的两相流的基本方面和蒸发仍有待更好的理解和其中的一些方面进行了讨论。
关键词:沸腾,蒸发;微通道;两相流
- 简介
有越来越多的实验研究两相流对于微通道传热和蒸发。此外,造型的挑战传热过程,预测的流型转换(即流型图准备)和计算两相压力下降式微通道也已接近。这些主题(除了两相压降)将在这里解决,报告已经完成,第二部分地址和识别一些开放的问题。然而,最先进的两相流和蒸发对于仍处于初始发展阶段,什么是这里提出必须考虑作为一个初步评估,没有明确的信息。
从应用程序的角度,微热交换机微冷却器总成和热系统实现这样的设备,称为低温机械系统(mtm)而不是微电子机械系统(MEMS),迅速发展的更小的尺寸。这些都是用作电子元件微冷却器元素,便携式电脑芯片,雷达和航空电子设备组件和微量化学反应堆。除了单相冷却的应用,大量的两阶段(蒸发)冷却应用程序被确定,目前正在实施的热设计方法没有传热和压力下降(赤字所克服的广泛测试)。事实上,现在可以捏造什么,通过微加工的硅晶圆或microextrusion铝元素,已经大大超过了所能热模拟。同时,圆形通道是正常值的宏观尺度蒸发过程,在微尺度通道更常见,并不是圆的。因此,显著进步所需的最佳开发和操作这些设备。这不是本文的目的来描述或提及的所有工作已发表关于这个主题,而是呈现的一些典型的结果和现状进行评估。因此,读者建议参考其他一般评论为单相和两相流微通道传热Mehendal et al。(2000),Kandlikar(2001),霍et al .(2001),Kandlikar和格兰德(2003),Bergles et al。(2003)和Thome et al。(2003)。
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