制冷劑二氧化碳流動(dòng)沸騰過(guò)程換熱性能分析

1、文章編號(hào) : 1005 0329(2004 01 0041 05制冷空調(diào)制冷劑二氧化碳流動(dòng)沸騰過(guò)程換熱性能分析馬一太 , 楊俊蘭 , 盧 葦 , 管海清(天津大學(xué) , 天津 300072摘 要 : 制冷劑 C O 2在蒸發(fā)器內(nèi)的流動(dòng)換熱性能受許多因素的影響 , 比如 :質(zhì)量流速 、 熱流密度以及蒸發(fā)溫度等參數(shù) 。 由于 C O 2特殊的熱物性和傳輸性 , 使得其蒸發(fā)換熱和兩相流特點(diǎn)有別于傳統(tǒng)制冷劑 。 這也決定了其蒸發(fā)換熱管適合設(shè) 計(jì)成小管徑 , 而蒸發(fā)器的型式以緊湊型為發(fā)展方向 。關(guān)鍵詞 : 制冷劑 ; 二氧化碳 ; 沸騰換熱 ; 干涸現(xiàn)象 ; 蒸發(fā)器中圖分類號(hào) : T B64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

2、: AAnalysis of Flow Boiling H eat T ransfer Perform ance of R efrigerant C arbon DioxideM A Y i 2tai ,Y ANGJun 2lan , LU Wei , G UAN Hai 2qing(T ianjin University ,T ianjin 300072,China Abstract : The boiling heat trans fer performance of refrigerant carbon dioxide in evaporators is in fluenced by m

3、any factors ,such as the mass flux ,heat flux and evaporation temperature ,etc. . Because of its special therm o -physical and transport properties ,the heat trans fer and tw o -phase flow characteristics are very different from conventional refrierants. The evaporating heat trans fer tube of carbon

4、 dioxide is suitable to use small diameter. Therefore ,developing compact evaporator is very competitive.K ey w ords : refrigerant ;carbon dioxide ;boiling heat trans fer ;dry 2out ;evaporator符 號(hào)D 水力直徑E 加強(qiáng)因子G 質(zhì)量流量g 重力加速度k 導(dǎo)熱系數(shù)h 兩相流換熱系數(shù) S 抑制因子 密度 表面張力i 剪切力 液膜厚度x 干度 動(dòng)力粘度Pr 普朗特?cái)?shù)Re 雷諾數(shù)下 標(biāo)l 液相v 氣相i 入口o 出

5、口pro 干涸前post 干涸后pool 池沸騰1 前言近幾十年 , 對(duì) C O 2跨臨界制冷循環(huán)的研究主收稿日期 : 2003 04 01基金項(xiàng)目 : 高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目 (D0200105 142004年第 32卷第 1期 流 體 機(jī) 械 要針對(duì)汽車空調(diào) 、 熱泵熱水器以及干燥器等的應(yīng) 用展開(kāi) 。 但多數(shù)針對(duì)系統(tǒng)而很少針對(duì)部件的優(yōu)化 設(shè)計(jì) ; 對(duì) C O 2流動(dòng)和換熱性能的研究還不成熟 , 沒(méi) 有通用的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 , 部分流動(dòng)和換熱的機(jī)理尚 不明了 1。作為 C O 2跨臨界循環(huán)系統(tǒng)的換熱器 , 其重量 和體積在整個(gè)系統(tǒng)中占有很大的比重 , 其傳熱效 果的優(yōu)劣影響著整個(gè)系統(tǒng)

6、的性能 。因此 , 對(duì)換熱 器的優(yōu)化設(shè)計(jì)十分重要 ; 對(duì)換熱器內(nèi)的傳熱過(guò)程 進(jìn)行研究 , 得出有使用價(jià)值的關(guān)聯(lián)式 , 將為換熱器 的進(jìn)一步設(shè)計(jì)提供依據(jù) , 對(duì)今后 C O 2的推廣應(yīng)用 、 設(shè)計(jì)最優(yōu)化的蒸發(fā)器很有意義 。2 C O 2蒸發(fā)換熱過(guò)程分析C O 2跨臨界循環(huán)過(guò)程如圖 1所示 。從圖 1可 看出 , 蒸發(fā)吸熱過(guò)程與傳統(tǒng)蒸汽壓縮式制冷循環(huán) 一樣 , 處于兩相區(qū) , 蒸發(fā)溫度低于臨界溫度 , 換熱 過(guò)程主要依靠潛熱來(lái)完成 。 但是典型的 C O 2蒸發(fā) 器的工作壓力處于 2. 06. 0MPa 之間 (飽和溫度 在 -2020 之間 , 該壓力是傳統(tǒng)制冷劑壓力的 10倍左右 , 因此 C

7、 O 2的蒸發(fā)流動(dòng)特性和最佳質(zhì)量 流量 , 以及壓力降與傳統(tǒng)制冷劑有很大的不同 2 。圖 1 C O 2跨臨界循環(huán)過(guò)程 T S 圖由于 C O 2特殊的熱物性和傳輸性 , 使得其蒸 發(fā)換熱和兩相流特點(diǎn)有別于傳統(tǒng)制冷劑 。 表 1列 出了在不同蒸發(fā)溫度下 , C O 2與其它制冷劑的參 數(shù)比較 。 主要表現(xiàn)為 :表 1 不同蒸發(fā)溫度下 , C O 2與其它制冷劑的參數(shù)比較制冷劑 C O 2(R 2744 R22R134a飽和溫度 ( -10010-10010-10010飽和壓力 (MPa 2164931485415020135401497201680301200701293014148表面張力

8、(103N/m 6. 1514. 452. 713. 2711. 7410. 2513. 0311. 5710. 15飽和氣體密度 (kg/m 3 71. 1897. 65135. 215. 321. 2128. 810. 114. 5320. 37飽和液體密度 (kg/m 3 982. 9927. 4861. 1131812851250132712951261密度比率 (液 /氣 8. 9489. 4986. 37186. 1560. 5843. 41131. 489. 1761. 92飽和氣體粘度 106kg/(m s 13. 1314. 7416. 011. 5812. 0712. 58

9、10. 510. 9511. 42飽和液體粘度 106kg/(m s 123. 8104. 586. 42205. 6190. 4181. 0371. 1300. 6294. 2飽和氣體比熱 k J/(kg K 1. 491. 8252. 4570. 6850. 7230. 7660. 8570. 9030. 955飽和液體比熱 k J/(kg K 2. 3062. 5392. 9861. 1331. 161. 1871. 2681. 3081. 346飽和氣導(dǎo)熱系數(shù) 103W/(m K 17. 3219. 6622. 899. 1539. 89510. 6811. 1212. 1113. 0

10、9飽和液導(dǎo)熱系數(shù) 103W/(m K 123. 7111. 598. 72105. 0100. 195. 15104. 199. 4294. 78潛熱 (k J/kg 258. 6230. 9197. 1213. 1205. 4197. 0204. 6197. 4189. 6分子量 44. 0186. 48102臨界溫度 ( 30. 9896. 02101臨界壓力 (MPa 713774197641059 (1 較高的飽和壓力 , 較低的表面張力 , 而高 壓和低表面張力對(duì)沸騰換熱特點(diǎn)有很大的影響 ; (2 蒸氣密度比傳統(tǒng)制冷劑高 , 飽和液體和飽 和氣體的密度比率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)制冷劑 , 更有利

11、于 兩相流介質(zhì)在蒸發(fā)器中均勻分布 ;(3 C O 2的飽和液體粘度相對(duì)較小 , 比熱較 高 , 這樣可減少制冷劑在系統(tǒng)中的流動(dòng)阻力 , 以及 制冷劑的充注量 ;(4 C O 2的導(dǎo)熱系數(shù)大 , 可提高蒸發(fā)器的傳熱 系數(shù) , 減少傳熱面積 , 使系統(tǒng)更加緊湊 。總之 , 由于 C O 2獨(dú)特的熱物性 , 對(duì)其蒸發(fā)換熱 性能的影響也很特別 。3 影響 C O 2在管內(nèi)沸騰換熱的因素C O 2在管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱受許多因素的影 響 。 從許多文獻(xiàn)的研究情況來(lái)看 , 彼此間存在很 大的差異 , 如 :管徑管長(zhǎng)不同 ; 飽和溫度 、 質(zhì)量流 速 、 熱流密度 、 干度等參數(shù)的范圍不同 ; 干涸出現(xiàn) 的范圍

12、不同 ; 加熱的方式不同 ; 換熱系數(shù)與關(guān)聯(lián)式24 F LUI D M ACHI NERY Vol 132,No 11,2004的偏差不同等 317。有些文獻(xiàn)除對(duì) C O 2的換熱 性能進(jìn)行研究外 , 還研究了干涸現(xiàn)象 ,C O 2流動(dòng)沸 騰可能出現(xiàn)的流型 , 以及主要流型存在的機(jī)理 。 311 質(zhì)量流速對(duì)換熱的影響制冷劑管內(nèi)沸騰換熱系數(shù)除與液體的物性 、表面粗糙度 、 液體對(duì)傳熱面的潤(rùn)濕能力等有關(guān)外 , 還與質(zhì)量流速 、 熱流密度 、 蒸發(fā)溫度 、 管徑 、 管長(zhǎng)以 及流動(dòng)方向等因素有關(guān) 。在不同的實(shí)驗(yàn)條件下 , 出現(xiàn)不同的傳熱機(jī)理 。 表 2列出了有關(guān)文獻(xiàn)中的 實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍 。表 2 不同

13、文獻(xiàn)中 C O 2蒸發(fā)換熱實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍實(shí)驗(yàn)條件管向 管徑 (mm 管長(zhǎng) (m 質(zhì)量流速kg/(m 2 s 熱流密度 (kW/m 2蒸發(fā)溫度( 干度Hihara E 6水平1. 003601440936150. 10. 9Pettersen J 等 5水平 0. 79200600520020Sun Z 等 8水平 4. 5721. 350016701050-21000. 95Y un R 等 10水平 2. 050035707485. 10Y un R 等10水平 0. 98100020002040010Pettersen J12水平 0. 80. 51905705200250. 20. 8Ch

14、oi J B 等 13垂直4. 551. 93006002060-510 當(dāng) C O 2在管內(nèi)流動(dòng)沸騰時(shí) , 在發(fā)生干涸之前 , 質(zhì)量流速對(duì)換熱性能的影響很小 , 即使在質(zhì)量流 速非常大時(shí) , 核沸騰也明顯占主導(dǎo)地位 , 而對(duì)流換 熱的作用不大 。當(dāng)發(fā)生干涸現(xiàn)象后 , 換熱系數(shù)開(kāi) 始下降 , 質(zhì)量流速越高 , 這種下降趨勢(shì)出現(xiàn)得越 早 5,6。 這是由于當(dāng) C O 2質(zhì)量流速越高 , 液膜越 易被撕掉 , 并從壁面蒸發(fā)消失 , 壁面失去液體冷 卻 , 壁溫升高 , 傳熱能力下降 。 文獻(xiàn) 6、 7中指出 , 出現(xiàn)干涸時(shí)的干度受質(zhì)量流速的影響很大 , 隨質(zhì) 量流速的增大臨界干度降低 。 為了避免

15、干涸現(xiàn)象 發(fā)生 ,C O 2蒸發(fā)器可按低質(zhì)量流速來(lái)設(shè)計(jì) 。但由于 C O 2獨(dú)特的熱物性 , 當(dāng)質(zhì)量流速和蒸 發(fā)溫度較高時(shí) , 有可能在中等干度區(qū)就出現(xiàn)干涸 現(xiàn)象 , 而其它制冷劑在較高的干度區(qū)才發(fā)生干涸 。 這是由于 C O 2較低的表面張力 , 較小的液體粘度 , 當(dāng)質(zhì)量流速很高時(shí) , 介質(zhì)沖擊力很強(qiáng) , 較厚的液膜 也會(huì)被撕破脫落 , 形成液滴 , 被夾帶進(jìn)入氣流中 。 被夾帶的液滴 , 由于慣性作用 , 又會(huì)返回液面 , 形 成沉降 。 Z. Sun 等人的研究表明 :CO 2沸騰換熱最 主要的機(jī)理就是液滴夾帶和沉降 7。312 熱流密度對(duì)換熱的影響C O 2不論是在水平管內(nèi) , 還是

16、在豎直管內(nèi)沸騰換熱時(shí) , 熱流密度對(duì)其換熱性能的影響都很大 。 一般來(lái)說(shuō) , 在低中干度區(qū) , 隨著熱流密度的增加 , 換熱性能被增強(qiáng) 。當(dāng)熱流增大到一定值 , 發(fā)生干 涸現(xiàn)象 , 換熱系數(shù)突然下降 。這是由于液膜從壁 面消失 , 金屬壁面呈蒸干狀態(tài) , 導(dǎo)致干涸現(xiàn)象發(fā)生的緣故 。 文獻(xiàn) 13也表明 , 當(dāng)飽和溫度 (0 和質(zhì) 量流速 (500kg/m 2 s 一定時(shí) , 換熱系數(shù)隨熱流密度的增加而增加 , 并且在一定的熱流密度下 , 換熱系數(shù)隨干度的增加先上升 , 當(dāng)干度到達(dá)某一值時(shí) , 換熱系數(shù)突然下降 (參見(jiàn)圖 2 。圖 2 熱流密度對(duì)換熱的影響 13顯然 , 在出現(xiàn)臨界干度之前 , 換

17、熱系數(shù)隨熱流密度的升高而增大 。這說(shuō)明 , 核沸騰起了主要的 作用 。 而發(fā)生臨界干度后 , 熱流密度對(duì)換熱系數(shù) 的影響很小 9, 10。 313 蒸發(fā)溫度對(duì)換熱的影響 在 C O 2跨臨界循環(huán)系統(tǒng)中 , 蒸發(fā)溫度對(duì)換熱 性能的影響不容忽視 。當(dāng)質(zhì)量流速和熱流一定 時(shí) , 換熱系數(shù)隨蒸發(fā)溫度的增大而增大 。蒸發(fā)溫 度越大對(duì)換熱的影響也越大 , 當(dāng)蒸發(fā)溫度為 0 時(shí) , 換熱系數(shù)變化不大 ; 而蒸發(fā)溫度升高時(shí) , 換熱 系數(shù)的變化很劇烈 5。圖 3給出了這種變化趨 勢(shì) 。 在出現(xiàn)干涸前 , 隨蒸發(fā)溫度的升高 , 換熱系數(shù) 增加 , 也表明核沸騰在較高飽和壓力下變得更加 明顯 。 當(dāng)干度較大時(shí) ,

18、 換熱系數(shù)隨蒸發(fā)溫度的升 高出現(xiàn)下降趨勢(shì) , 這可能是由于蒸汽和液滴之間 傳熱惡化而引起的非平衡效應(yīng)所引起的 12。342004年第 32卷第 1期 流 體 機(jī) 械 圖 3 蒸發(fā)溫度對(duì)換熱的影響蒸發(fā)溫度對(duì)干涸的出現(xiàn)起重要作用 。 蒸發(fā)溫 度較高時(shí) , 在較低干度時(shí)就出現(xiàn)干涸 。而對(duì)于制 冷劑 R22, 飽和溫度對(duì)出現(xiàn)干涸的影響很小 。因 此 , 在較高的蒸發(fā)溫度下 , 二氧化碳蒸發(fā)器的總換 熱性能會(huì)受到影響 , 可能需要強(qiáng)化傳熱 6。 314 管徑對(duì)換熱的影響由于 C O 2跨臨界制冷循環(huán)比傳統(tǒng)制冷循環(huán)存 在較高的操作壓力 , 密度較高 , 粘度很小 , 產(chǎn)生的 壓降相對(duì)較低 , 所以蒸發(fā)器換

19、熱管適合設(shè)計(jì)成小 管徑 , 甚至微型化 。 從近幾年的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看 , 許 多文獻(xiàn)都對(duì) C O 2在微通道管內(nèi)的蒸發(fā)換熱進(jìn)行了 研究 5,6,10,12,18,19。 文獻(xiàn) 10還比較了 C O 2在直 徑為 2. 0mm 和 0. 98mm 管內(nèi)的換熱情況 。 當(dāng)管徑 為 0. 98mm 時(shí) , 與 2. 0mm 管徑相比 , 換熱系數(shù)在臨 界干度附近的變化不是太劇烈 。 這可能是由于液 膜 、 蒸汽以及液滴之間的相互作用阻礙了干涸斑 點(diǎn)的形成 。 隨著管徑的增大 , 蒸發(fā)溫度對(duì)臨界干 度附近的換熱影響比較明顯 。 由于隨著蒸發(fā)溫度 的增加 , 氣泡的形成會(huì)增多 , 導(dǎo)致在管壁上出現(xiàn)較 多的

20、干涸斑點(diǎn) 。C O 2在小管徑通道中流動(dòng)沸騰換熱 , 可承受 較高的壓力 。通常管徑越小 , 承壓能力越大 。但 管徑也不能太小 , 因?yàn)楫?dāng)介質(zhì)在特別微小的管內(nèi) 沸騰流動(dòng)時(shí)生成的邊界層很薄 , 所產(chǎn)生的大量氣 泡將會(huì)阻塞管道 , 加大阻力 , 影響流動(dòng)換熱 。 從目 前研究看 , 微通道管徑通常在 0. 71. 0mm 左右 。4 換熱關(guān)聯(lián)式的發(fā)展從 C O 2的流動(dòng)沸騰換熱研究狀況來(lái)看 , 換熱 關(guān)聯(lián)式各式各樣 。 許多文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)所測(cè)的蒸發(fā)換 熱系數(shù)與現(xiàn)有關(guān)系式推導(dǎo)出的換熱系數(shù)有很大的 偏差 。 文獻(xiàn) 10研究了出現(xiàn)干涸前和出現(xiàn)干涸后 兩種情況 , 分別給出了換熱關(guān)聯(lián)式 (1 和 (5 。作

21、 者主要考慮了液滴夾帶 、 表面張力 , 小管徑的限制 等因素對(duì)換熱的影響 。但是 , 由于臨界干度的數(shù) 值不夠準(zhǔn)確 , 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與關(guān)聯(lián)式之間存在偏差 。出現(xiàn)干涸前 :h pro =0. 33N w 0. 15(N e 0. 02Eh l +We l 0. 11Sh pool (1 N w =Dg (l -v /1/2(考慮了小管徑的限制 (2 Ne =i /(考慮了液滴夾帶的影響 (3 We l =G 2D/l (4 出現(xiàn)干涸后 :h post =0. 268Dl(x +l(1-x 0. 2174×Pr l 1. 387N w 1. 751N e 0. 4011(5 另外 , 在設(shè)

22、計(jì)二氧化碳跨臨界汽車空調(diào)系統(tǒng) 蒸發(fā)器時(shí) 20, 有的選用式 (6 計(jì)算 C O 2在管內(nèi)的 蒸發(fā)換熱系數(shù) 21。h =0. 018487Re l 0. 8X kf 0. 4k l /D (6 其中 X kf =h ly (x 0-x i /l (7 x m =(x 0-x i /2(8 Re l =G D/l (9 5 蒸發(fā)器的發(fā)展型式從 C O 2制冷系統(tǒng)換熱器的發(fā)展趨勢(shì)可以看 出 , 蒸發(fā)器的發(fā)展過(guò)程類似于冷卻器 , 第一代為機(jī) 械擴(kuò)管式管翅結(jié)構(gòu) , 第二代換熱器由一些小直徑 圓管組成 , 為解決耐壓和小管徑漲管加工困難等 問(wèn)題 , 開(kāi)發(fā)了第三代 “平行流” 微通道蒸發(fā)器 。采 用多個(gè)平板

23、組成傳熱管 , 平板被擠壓出微通道管 , 管徑在 0. 72mm 之間 。傳熱管插入垂直積液 管 , 折疊翅片安裝在管中間 。圖 4為蒸發(fā)器及其 積液管和傳熱微管的截面示意圖 2 。圖 4 蒸發(fā)器及其積液管和傳熱微管截面采用高流量密度小管徑和微通道型換熱器 , 既有利于提高換熱系數(shù) , 又可以承受較高的壓力 。 挪威 、 德國(guó) 、 丹麥 、 日本的一些高等院校 、 研究機(jī)構(gòu) 與工廠企業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種 C O 2汽車空調(diào)用換熱 器 , 大多是內(nèi)徑不到 1mm 的微型管式換熱器 。6 結(jié)論影響 C O 2流動(dòng)沸騰換熱的因素很多 。 質(zhì)量流 速 、 熱流密度 、 蒸發(fā)溫度等參數(shù)對(duì)換熱的影響是相 輔相

24、成的 。 在低中干度區(qū) , 質(zhì)量流速和干度對(duì)換 熱系數(shù)的影響不大 。在高干度區(qū) , 隨質(zhì)量流速和 蒸發(fā)溫度的增大 , 容易發(fā)生干涸現(xiàn)象 。在相同條 件下 ,C O 2發(fā)生干涸時(shí)的臨界干度低于傳統(tǒng)制冷 劑 。 所以在設(shè)計(jì) C O 2緊湊式蒸發(fā)器時(shí) , 可選擇較 小的質(zhì)量流速 , 既可以降低壓降 ; 也可以避免過(guò)早 出現(xiàn)干涸現(xiàn)象 。另外 , C O 2沸騰換熱性能還與管徑 、 管長(zhǎng) 、 流 動(dòng)方向等因素有關(guān) 。 準(zhǔn)確描述 C O 2蒸發(fā)器管內(nèi)換 熱的公式 , 以及調(diào)整現(xiàn)有的關(guān)系式使其與試驗(yàn)一 致的工作還有待深入研究 。 故應(yīng)根據(jù)具體情況找 出最適合本身?xiàng)l件的換熱性能和換熱關(guān)聯(lián)式 。 就 蒸發(fā)器的發(fā)

25、展型式來(lái)看 , “平行流” 微通道蒸發(fā)器 具有較高的性能 , 是今后的發(fā)展方向 。 另外 , 為了 降低高壓介質(zhì)對(duì)換熱器的壓力要求 ,U 型管式耐 高壓換熱器也具有發(fā)展?jié)摿?。參考文獻(xiàn) :1 丁國(guó)良 1C O 2制冷技術(shù)新進(jìn)展 J1制冷空調(diào)與電力 機(jī)械 ,2002,23(2 :12612 Pettersen J ,Hafner A ,Skaugen G 1Development of compact heat exchangers for C O 2air 2conditioning systems J1Int J. Refrig ,1998,21(3 :180219313 Bredesen

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33、ttersen J , Flow Vaporization of C O 2in Micro 2channel Tubes 1Part 1:Experimetal Method and T w o 2Phase Flow PatternA1Preliminary Proceedings of the 5th IIR 2G us 2 tav Lorentzen C on ference on Natural W orking Fluids at G uangzhouC.China ,2002. 76283113 Pettersen J. Flow Vaporization of C O 2in

34、Micro 2channel Tubes 1Part 2:heattrans fer , pressure drop and correlation A 1Preliminary Proceedings of the 5th IIR 2G ustav Lorentzen C on ference on Natural W orking Fluids at G uangzhouC.China ,2002,84291114 Choi J B ,et al. Investigation of the Characteristics of E 2 vaporation Heat T rans fer

35、for Carbon Dioxide in a Vertical TubeA 1Preliminary Proceedings of the 5th IIR 2G ustav Lorentzen C on ference on Natural W orking Fluids at G uangzhouC.China ,September ,2002,61267.15 Zhao Y,et al. Flow boiling of C O 2in Microchannels J1 ASHRAE T ransactions ,2000,106:4372445.16 K im M H , Bullard

36、 C W. Development of a micro 2channel evaporator m odel for a C O 2air 2conditioning system J1 Energy ,2001,26:9312948.17 K ulkarni T , Bullard C W. Optimizing effectiveness of R744microchannel evaporators A 1Preliminary Pro 2 ceedings of the 5th IIR 2G ustav Lorentzen C on ference on Natural W orki

37、ng Fluids at G uangzhou C 1China , September ,2002. 2532259.(下轉(zhuǎn)第 28頁(yè) 游噴嘴為直線型 后 ( 下游噴嘴為收縮 擴(kuò)散型 沖蝕率的對(duì)比 。可見(jiàn) , 改進(jìn)后的最大沖蝕率大于 改進(jìn)前的最大沖蝕率 , 而且改進(jìn)后的最佳靶距小 于改進(jìn)前的最佳靶距 。說(shuō)明在振蕩腔內(nèi)誘發(fā)的空 泡經(jīng)過(guò)收縮 擴(kuò)散型下游噴嘴時(shí) , 空泡長(zhǎng)大得更 快 , 還可能誘發(fā)了新的空泡 。這就間接證明了理 論分析的結(jié)果 。 5 結(jié)論 通過(guò)以上對(duì)空化流通過(guò)收縮 擴(kuò)散型噴嘴時(shí) 穩(wěn)態(tài)解的分岔現(xiàn)象分析表明 : 即使是很小的入口 空隙率亦強(qiáng)烈地影響著流動(dòng)特性 。當(dāng)入口空隙率 等于臨界值

38、 時(shí) , 流動(dòng)出現(xiàn)了分岔現(xiàn)象 , 在穩(wěn) s c 態(tài)解中展現(xiàn)出了兩個(gè)完全不同的流動(dòng)區(qū)域 ; 當(dāng) s < 時(shí) , 流動(dòng)是擬穩(wěn)態(tài)的 , 空泡在噴嘴下游產(chǎn)生 c 大幅徑向擾動(dòng) , 速度和壓力也相應(yīng)地?cái)_動(dòng) ; 而當(dāng) > 時(shí) , 流動(dòng)變?yōu)閿M非穩(wěn)態(tài)流 , 在噴嘴下游空 s c 泡急劇增長(zhǎng) , 速度急劇上升 , 壓力急劇下降 。這一 特性有利于增強(qiáng)收縮 擴(kuò)散型噴嘴的空化效果 。 參考文獻(xiàn) : 1 Johnson V E , et al 1 Tunneling , Fracturing , Drilling and ( 上接第 45 頁(yè) 18 Neksa P , Pettersen J . Heat

39、 transfer and pressure drop of 19 Zhao Y,Mojid M. Predicting flow boiling heat transfer of CO2 micro2channels A 1Proceedings of 2001 ASME in2 FLUID MACHINERY 132 ,No11 ,2004 Vol 28 land ,1972 :82 - 87. - 115. Mining with High Speed Water Jets Utilizing Cavitation Damage A . Paper A3 , 1st Int. Symp

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41、 ,93 :373 - 3761 Oscillation of Gas Bubbles J 1Trans. ASME D ,J . Basic 圖6 自激振蕩脈沖空化噴嘴改進(jìn)前后的對(duì)比 ( P0 = 15MPa 射流理論及應(yīng)用研究 , 通訊地址 : 412008 湖南株洲市株洲工學(xué)院 射流研究所 。 plications of critical heat flux conditions A . Proceedings Congress and Exposition C . New Y ,U S A ,20011 ork of 2001 ASME International Mechanical Engineering &#