細(xì)小圓管內(nèi)相變微膠囊懸浮液的換熱特性

公 雪, 王程遙

(上海電力大學(xué) 能源與機(jī)械工程學(xué)院, 上海 200090)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,全球能源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重,提高能源使用效率和開(kāi)發(fā)新能源是人類面臨的重要課題[1]。相變微膠囊懸浮液由于相變微膠囊顆粒發(fā)生相變時(shí)吸收或放出大量熱量,并與周圍流體發(fā)生微對(duì)流效應(yīng),增強(qiáng)了懸浮液與壁面的換熱效果,是集儲(chǔ)熱和強(qiáng)化傳熱于一體的一種新型材料,因此在太陽(yáng)能利用、電子設(shè)備冷卻、采暖和空調(diào)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[2]。

王利[3]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),影響相變微膠囊懸浮液強(qiáng)化傳熱的主要因素是雷諾數(shù)(Re)和微膠囊的體積分?jǐn)?shù),而斯蒂芬數(shù)的影響很微小。魯進(jìn)利等人[4]經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn),影響相變微膠囊懸浮液強(qiáng)化傳熱的較大因素有雷諾數(shù)、微膠囊的顆粒濃度、壁面熱流密度。田麗亭等人[5]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),相變微膠囊顆粒的加入明顯增強(qiáng)了溶液的冷卻效果,有效降低了管道壁面溫度,并且懸浮液濃度越高,管道壁面溫度越低。鐘小龍等人[6]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),管壁壁面溫度受雷諾數(shù)和相變微膠囊懸浮液濃度的影響較大。仇中柱等人[7]研究發(fā)現(xiàn),質(zhì)量分?jǐn)?shù)和斯坦頓數(shù)(St)對(duì)強(qiáng)化傳熱的效果影響較大,而相變微膠囊顆粒的粒徑大小、過(guò)冷度強(qiáng)化傳熱的效果影響較小。INABA H等人[8]研究發(fā)現(xiàn),在相同雷諾數(shù)下,相變微膠囊懸浮液的平均換熱系數(shù)是水的2.0～2.8倍。

綜上所述,相變微膠囊懸浮液可以有效強(qiáng)化傳熱,它的流動(dòng)和傳熱特性取決于以下參數(shù):相變微膠囊懸浮液流速、質(zhì)量濃度、傳熱系數(shù)、努塞爾數(shù)(Nu)、雷諾數(shù)、斯坦頓數(shù)、均勻度、過(guò)冷度、相變溫度范圍和粒徑分布等。……