【摘 要】
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微细通道由于尺寸小和传热效率高等特点,能够把集成元件内高热流密度的热量及时传递到周围介质中,有着广阔的应用前景。采用声场和电场两种主动强化技术并结合纳米流体被动强化技术,研究声场及电场作用下微细通道内纳米制冷剂流动沸腾特性,主要研究内容包括:（1）声场作用下微细通道内纳米制冷剂流动沸腾传热研究。搭建了可放置超声波换能器的微细通道试验段,声场功率和频率范围分别为0～60W、0～40kHz。用超声波振
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“基于外场协同作用复杂润湿表面微细通道相变传热优化与流型拓扑结构调控研究”（21776096）
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微细通道由于尺寸小和传热效率高等特点,能够把集成元件内高热流密度的热量及时传递到周围介质中,有着广阔的应用前景。采用声场和电场两种主动强化技术并结合纳米流体被动强化技术,研究声场及电场作用下微细通道内纳米制冷剂流动沸腾特性,主要研究内容包括:（1）声场作用下微细通道内纳米制冷剂流动沸腾传热研究。搭建了可放置超声波换能器的微细通道试验段,声场功率和频率范围分别为0～60W、0～40kHz。用超声波振荡法制备了纳米颗粒质量分数为0.01%～0.2%的TiO2/R141b、Al2O3/R141b、SiO2/R141b三种纳米制冷剂,在截面宽度为2mm的矩形微细通道内进行流动沸腾试验,并结合可视化图像进行机理分析。结果表明声场能够显著强化传热,不同声场工况下纳米制冷剂的最优浓度不同,声场功率和频率分别为60W、23kHz时,质量分数为0.1%的TiO2/R141b纳米制冷剂传热效果最佳,声场功率和频率分别为40W、40kHz,质量分数为0.05%时传热效果最佳。（2）声场和电场协同作用下微细通道内纳米制冷剂流动沸腾传热研究。在每条通道中间布置线状电极,在通道中产生非均匀电场,电场产生电压的范围为0～800V。以质量分数为0.01%～0.2%的TiO2/R141b纳米制冷剂为工质,在不同声场和电场工况协同下进行流动沸腾试验。声场功率和频率分别为60W、23kHz时,单独声场作用下有效强化传热热流密度范围为10.2～18.6 kW/m~2,声场与800V电场协同时范围更长,为10.2～25.2 kW/m~2。不同声场和电场工况下纳米制冷剂的最优浓度不同。（3）纳米制冷剂在声场和电场协同作用下流动沸腾压降特性研究。试验研究了单独声场和声场与电场协同作用下通道内TiO2/R141b纳米制冷剂流动沸腾压降特性。声场作用下纳米制冷剂的单位长度两相摩擦压降较无声场时最大提升了11.4%。声场与400V、600V、800V电场协同时压降随着电压的升高而提升。对不同强化传热方式进行综合性能评价,在中低热流密度下,纳米流体/声场/电场这种强化传热方式有最优的性能。
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