高温部件喷雾冷却试验研究(5)
1.2.4.2 喷嘴与热源表面距离
喷嘴与热源表面的距离是影响喷雾冷却效果的一个重要因素。Mudawar和Estest[26]等人研究了能使热源表面获得最大CHF时的喷嘴最优高度问题，他们采用锥形喷雾喷嘴，正方形热源表面，通过实验手段得出：在喷雾特性不变的前提下，当圆形区喷雾域与正方形热源表面相内切时，所获得的CHF最大。
由此一般认为喷嘴与热源表面存在一个最佳距离，当距离太小时，由于一部分热源表面没有雾滴而出现干涸，导致热流急剧下降：当喷嘴与热源表面距离过大时，虽然整个热源表面都能接收到雾滴，但是由于较低的雾滴通量以及较小的雾滴速度同样会导致换热效果降低。
郭永献等人[27] 设计并构建了喷雾冷却实验装置。以水为冷却剂，用三个DANFOSS 喷嘴（锥角分别为54°，50°和54°）对30mm×30mm ²的铜热源表面进行喷雾冷却。实验结果表明喷嘴流量与压力的开平方成正比。通过实验手段得到了各喷嘴与热源的最优高度。根据实验情况修正了所假设的H准则：当喷雾形成的外推薄液膜的外沿与方形热源边沿相切时系统换热性能最好。
郑可可[9]采用薄膜电阻加热器进行了喷头进口压力，喷头类型，喷头高度对换热系数影响的实验研究，研究了无沸腾区冷却介质的质量流量对换热性能的影响，并测量了同一喷头在不同喷头高度下的换热系数大小。他们实验表明当喷射面积正好等于加热器表面面积的时候可以得到最佳的换热效果，同时要能得到最佳的换热效果，必须注意喷头的选择和设计，还需要合适的工作液体及流量。
1.2.4.3 喷嘴倾斜喷角
喷嘴倾斜角度对系统换热的影响主要是由于倾斜喷射可以有效去除热源表面的停滞液体，但是由于角度倾斜使得液滴撞击热源表面的速度降低，更多的液滴是以较大的速度横掠过其表面，两者的综合作用影响了系统的换热效果。许多研究人员对倾斜喷射进行了实验研究，但是不同研究人员得出的结论却不尽相同。
Visaria与Mudawar[28]通过将喷雾中心与壁面法线的夹角从0º～50º，研究了不同倾斜角度下的喷雾冷却热流密度性能。实验发现，在倾斜角度一定的情况下，为使临界热流最大，应保证喷雾面积刚好覆盖壁面，CHF随倾斜喷角的增大而略微减小。此项研究的前提是喷雾在热源表面形成的椭圆形喷雾区域的长轴始终与热源表面及外沿内切。
Shedd[29]对工质为PF-5060的单喷嘴的喷雾角度进行研究，发现在0º～40º时，喷雾冷却的临界热流密度几乎不变，当喷雾角度大于40 º时，临界热流密度快速减小。
Silk 等人[30]以PF5060 为冷却剂，在保持2×2 喷嘴（空心）阵列距热源表面高度始终为17mm的前提下，研究了喷射倾角分别为0°、15°、30°、45°时系统换热性能的高低，在倾斜喷射时不能保证喷雾全部覆盖热源表面。结果表明喷射倾角为30°时系统CHF最大，并指出可能的原因是倾斜喷射可以消除喷雾冷却过程中热源表面的迟滞区。
王亚青[31]采用雾化角为60°的旋流喷嘴，以水为冷却介质，对压力为0.5MPa,流量一定，倾斜角在0º-49º之间变化时无沸腾区换热进行实验研究。通过对比不同倾斜角度、最佳高度下的换热，发现倾斜角度越大换热效果、冷却效率越强。
1.2.4.4 喷雾流量和液滴直径
Yang[32]采用气液混合型喷嘴来研究喷雾碰壁冷却的换热特性，他们得出的结论是换热系数随着喷雾流量的增加而增加，增加喷嘴内气体的流速对换热有很大的影响，增加气体的流速有利于产生更小的液滴和更薄的附面层，导致了更高的换热系数。
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