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微尺度下的传热与传质是一个复杂、又有着巨大和广泛应用价值的前沿课题。本文以揭示微槽内的流动与传热的机理为目的,对微槽内的流动传热进行了实验研究。
本文以去离子水为工质,对高为2mm,宽分别为0.3mm、0.6mm、2mm的铝制矩形槽中的单相流动阻力和传热特性进行了实验研究,实验结果表明,2mm微槽层流向湍流转变点的Re为2400左右,层流时的fRe为64,Nu为5左右,与传统常规尺度经典理论吻合；而0.6mm和0.3mm微槽道中的流动阻力特性与常规尺度槽道相比存在明显的差异,有明显的尺度效应,实验的IRe值均高于传统理论预测值,层流时的fRe分别为71.4、81.8左右,且层流向湍流的转捩点提前,分别为1500、1200左右；同时,这两种槽道的对流传热系数曲线转捩点与摩擦阻力系数曲线吻合,且其综合对流传热效果明显优于常规槽道。分析表明,槽道尺寸和粗糙度对流动和传热有重要的影响。
另外,以去离子水为工质对高2mm,宽1mm的铝制矩形槽道进行EHD饱和流动沸腾换热实验,实验结果表明,有无电场的情况下,壁面过热度△Ts随热流密度q的增加而增大,且增加趋势变缓；相同热流密度下,电场电压越高,壁面过热度越小；随热流密度的增加,沸腾传热系数增加,且增加趋势变缓；同时,相同热流密度下,电场电压越高,沸腾传热系数越大,当热流密度q为147.9W/m2时,无电压时的沸腾传热系数h为32.8kW/(m2·K),电场电压为20kV时的沸腾传热系数为其两倍；一定热流下,随着电场电压升高,强化传热系数α越大；同时,在电场电压一定时,有热流密度q越大,强化传热系数α越大的趋势,当热流密度q为147.9kw/m2,电场电压为20kV时,强化传热系数α超过2。