单个微小通道中液氮流动沸腾换热实验研究（英文）

作者：Bei-chen ZHANG; Qing-lian LI; Yuan WANG^*; Jian-qiang ZHANG; Jie SONG; Feng-chen ZHUANG

来源：Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering), 2020, 21(02): 147-166.

• 微小通道
• 液氮
• 流动沸腾
• 传热
• 再生冷却

目的:面向液体火箭发动机再生冷却,针对较高亚临界压力下单个垂直微小通道中液氮的流动沸腾传热特性开展实验研究,讨论并分析热流密度、密流和入口压力对沸腾曲线和局部换热系数的影响,以获得液氮在微小通道中较高亚临界压力下的流动沸腾传热机理及实验关系式。创新点:1.通过工况参数对沸腾曲线和局部换热系数的影响分析,得到液氮在微小通道中较高亚临界压力下的流动沸腾传热机理;2.提出微小通道中较高亚临界压力下的流动沸腾传热修正关系式。方法:1.通过实验方法,得到液氮在微小通道中较高亚临界压力下的沸腾曲线和局部换热系数;2.通过实验与理论分析相结合,得到液氮在微小通道中较高亚临界压力下的流动沸腾传热机理;3.通过理论分析,将实验结果与六种预测关系式进行比较,并根据实验数据提出一种改进的实验关系式(表7)。结论:1.热流密度对换热系数有较大影响,随着热流密度的增大,出现了三种变化趋势;2.在实验范围内,密流的增大抑制了核态沸腾,并且降低了环状流的局部换热系数;3.入口压力的增大在较大干度范围内增大了局部换热系数,直到局部蒸干的出现;4.综合考虑核态沸腾和局部蒸干两种主导传热机理,在Tran关系式的基础上提出了一种适用于较高亚临界压力条件下微小通道中液氮流动沸腾的修正实验关系式(平均绝对误差为19.3%)。