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微通道换热器不仅结构紧凑,而且高效耐压,受到广泛的关注。开展对微通道内流体的流动和换热特性的研究具有重要的学术意义和工程应用前景。 本文研制了一套可视化矩形微通道实验平台,流道的当量直径为0.25mm。对去离子水,无水乙醇及不同体积浓度的EBS(乙烯基双硬脂酰胺)颗粒流体在微尺度流道内的流动状态和传热特性开展了实验研究。主要研究的内容和结论如下: (1)研究了微通道内流体在不同流速及加热功率下的流动特性。结果表明:无论冷态还是热态实验下,微通道中的摩擦阻力系数都明显小于常规尺度,冷态条件下,临界雷诺数约为200,加热后临界雷诺数由原来的200增大到300左右。可见流道尺寸微细化后,影响因素的相对重要性发生了变化,表面作用得到增强。 (2)研究了微通道内流体在不同流速及加热功率下的传热特性。研究结果表明:流道底面局部热流密度沿着流体流动方向呈下降的趋势,壁温逐渐增大,可见在微通道中热边界层对流体的换热具有较大的影响。 (3)以无水乙醇为基液,配置了不同体积浓度的EBS颗粒流体,实验研究了微尺度下,颗粒浓度对流体流动和传热性能的影响。研究结果表明:添加EBS颗粒虽然增大了流体流动的阻力,但同时提高了流体整体的传热性能;当颗粒体积浓度超过一定值后(约5%~10%之间),流动阻力增加的趋势增大,且换热性能随着加热功率的提高而降低。 (4)建立了三维流道模型,对5%体积浓度的EBS颗粒流体流动与传热进行了数值模拟研究,并与实验结果相对比。结果表明,常规尺度模型并不适用于模拟本实验范围内的微通道流动与传热现象。