高温部件喷雾冷却系统设计+文献综述(3)
图1.1 典型的喷雾冷却曲线
目前，关于喷雾冷却换热机理的研究主要是采用实验方法。以下是介绍一些关于喷雾冷却换热机理研究的情况：
Grissom与Weirum[6]将喷雾冷却过程分为3个不同的阶段：干壁(dry-wall)段，液膜覆盖(flood)段，莱氏(1eidenfrost)段。
Matteo Fabbri[7]在实验中观测到，喷雾液滴击打到即热面后，其中未飞溅的部分在加热面上铺展开来形成液膜，液膜的厚度和流速对喷雾冷却的换热影响非常显著。
赵锐等[8]建立了喷雾冷却的数学模型，计算了不同表面功率下各种换热方式的换热量，计算结果与实验结果吻合良好，误差小于15％。在小功率时，热量主要以液膜流动和液滴打击表面的方式被带走，随着加热功率的增加，壁面成核和二次成核成为主要的换热方式。
清华大学的安珍彩和雷树业等[9]在无沸腾情况下对雾化喷射下的波动液膜进行了电测量，研究喷头高度对液膜厚度的影响，通过实验得到液膜厚度与换热的关系，并且在一定的假设前提下，对雾化喷射冷却的机理进行了建模，并用实验得出拟合半经验公式。
王亚青等[10]研究了旋流式机械雾化喷嘴，以水为冷却介质的小流量喷雾冷却无沸腾区换热特性。实验研究发现，喷雾冷却中无沸腾区换热不仅受介质流量通量的影响，壁面温度对其同样有一定的影响。壁面温度越高，液膜蒸发越快，换热增强。
J. Wendelstorf等[11]对质通量密度νS=3-30kg/(m2•s)，物体表面温度200-1100℃范围内的喷雾冷却实验进行了研究，并给出了α关于表面温度与喷淋水温差ΔT和质t通量密度νS的关系式，该关系式的误差小于11％。
R. Panneer Selvam 等[12]通过建立喷雾冷却的多相流数学模型研究了气泡与液滴对传热强化的作用，得出了以下结论：在高热流密度时，加热面上的薄膜以及它与液滴的相互作用是非常重要的；气泡在薄液膜表层被液滴撞击而破裂或与蒸汽层相融合的过程对于传热发挥着重要作用。
1.2.2 影响因素
喷雾冷却换热的影响因素错综复杂，刘期聂等[13]认为其中受喷雾特性影响的物体表面液膜及汽泡特性对研究喷雾冷却的换热至关重要。韩丰云[14]将喷雾冷却换热因素分为四类分别为：
（1）、喷雾参数特性，包括喷嘴性能、喷雾流量、喷雾角度、液滴粒径、液滴数密度和液滴速度等；
（2）、喷雾工质特性，包括热导率、粘性系数、表面张力、汽化潜热、比热容、过冷度和添加剂等；
（3）、加热面特性，包括面积、热导率、粗糙度、过热度和表面形貌特性等；
（4）、外部环境特性，包括环境气体，系统压力，重力等；
国内外学者通过理论和实验分别对这些因素的机理和作用进行了详细的研究：
1.2.2.1 喷雾参数特性
对于喷雾参数特性的研究，主要集中在喷嘴的性能，喷嘴角度、高度以及出口压力上，这些因素又决定了喷雾流量，液滴粒径，液滴速度，从而影响换热性能。其中对于寻找最佳喷射角度和喷射范围的研究较多。
梅国晖等[15]建立了适用于雾滴密度较低时换热系数计算的模型，该模型结果表明，水流密度、雾滴尺寸、雾滴冲击速度的增加都会导致换热系数的增加，但其增加的趋势有所不同。
刘期聂等[13]通过采用DANTEC相位多普勒测速仪对喷嘴的雾化特性研究后认为喷嘴的雾化特性因高度、径向和入口压力的不同而不同，否定了有关文献中均匀流场的观点，并且由喷嘴和喷雾高度共同决定的单位覆盖面积流量及平均速度是影响喷雾冷却的两个直接因素。另外，他们还认为索泰尔平均直径对单相区的换热影响并不明显。
下一篇：太阳能百叶窗式窗帘设计+文献综述