高温部件喷雾冷却系统设计+文献综述(4)
谢宁宁等[16]通过建立喷嘴和加热表面的距离H和工质有效流量G’的理论模型，研究了微喷嘴的工质入口压力P和工质有效流量G’对换热效果的影响，研究结果认为，入口压力对换热效果的影响很小，而G’的影响较大，并存在一个最佳有效流量。
郭永献等[17]通过建立最佳换热准则H准则而设计的实验研究结果表明，喷雾形成的外推液膜外沿与方形热源边沿相切时为最优高度，此时系统换热系数最高。另外在研究中还发现，各喷嘴的总流量与泵送压力的平方成正比。
高珊等[18]运用VOF法对初始粒径在50-150 um，初始速度在1.0-10m/s之间的单个液滴冲击恒温发热表面的情况进行了数值模拟研究。模拟结果表明随着液滴初始速度和初始直径的增加，液滴的最大铺展系数明显增加，并且液滴的初始直径越小，初始速度越大，冷却效果越好。
王军利[19]设计、加工了实验装置，搭建了实验平台,通过实验修正了CHF结论为: 当喷雾形成的圆形液膜的外推沿与正方形热源表面相内切时，系统换热效果最好。另外还进行了倾斜喷射换热实验，实验结果表明，倾斜喷射会引起热源表面温度分布的不均匀性，并且与喷嘴入口压力相关的流量对系统换热性能的影响很小。
Chen R.H.等人[20]对喷雾特性的研究表明，液滴的速度对换热影响最大，其次是液滴数量、索泰尔平均直径。
1.2.2.2 喷雾工质特性
喷雾冷却的工质范围较广，如水、甲醇、氨、碳氟类化合、乙烯乙二醇、R134a、变压器油等，不同的使用场合对工质特性的需求也会不同，表1.1为几种冷却剂在标准大气压、饱和温度下的热物理属性。另外，在工质中添加添加剂也是改善工质性能的有效手段。
刘振华[21]在研究水质和传热面粗糙度对高温金属面喷雾冷却时沸腾换热特性的影响中发现，表面粗糙度对沸腾特性无显著影响，而水质对沸腾换热的影响却非常强烈。因为在使用含杂质较多的冷却水时，在高温金属表面会形成极薄的污垢层，从而将膜态沸腾转变为核态沸腾，从而大幅提高冷却能力。
表1.1为几种冷却剂在标准大气压、饱和温度下的热物理属性
液体 Tsat(℃) ρf(kg/m3) σ×103(N/m) hfg(kj/kg) Cpf(j/kg•K) υf×106
水 100 957.9 58.9 2257 4217 279
FC-77 97 1600 8.23 78.75 1164 454
FC-72 56 1616.4 9.37 84.2 1098 440.6
PF-5052 50 1642.5 13 104.7 1092 517.2
马重芳等先后采用10种不同的工质，对影响射流传热的诸多因素进行了试验分析，得出工质的普朗特数和雷诺数对射流传热有非常重要的影响并做出了验证[22]。
王磊等[23]建立了双喷嘴冷却实验与测量系统，以去离子为工质，对喷雾冷却的影响因素进行了研究。结果表明，在工质中适当添加表面活性剂（SDS）可以提高换热性能，降低表面温度，表面活性剂浓度对于喷雾冷却的换热效果有很大影响。
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