[发明专利]声空化与二氧化钛纳米颗粒控制沸腾传热的方法及装置

摘要

本发明一种声空化与二氧化钛纳米颗粒控制沸腾传热的方法，涉及换热技术，是在测试箱体液体内添加二氧化钛纳米颗粒，并对液体产生声空化场，以控制沸腾传热进行强化或弱化。能产生空化气泡束的可调频率超声换能器和具有纳米量级尺寸的颗粒为本发明方法的两要件。实现本发明方法的装置，包括一测试箱体，传热测试表面，电加热器，一超声换能器及超声波发生器，观察窗，冷凝器，热电偶，压力表，及纳米颗粒。本发明能对传热表面的单相对流传热和核沸腾传热进行强化和弱化控制，且其强化换热率高，散热热流密度高，是一种有源复合强化传热的方法。

主权项

1.一种声空化与二氧化钛纳米颗粒控制沸腾传热的方法，其特征在于，包括步骤：a)将超声换能器下末端插入腔体内液面以下处，通过超声波发生器调节声空化强度，并且从腔体顶部一开口加入纳米颗粒；b)通过变压器调节加热器两端的电压，逐步增加加热器功率，待系统稳定后记录换热件和液体温度、加热器两端的电流、电压以及声空化强度的参数值；c)如工作液体温度过高，则开启冷凝器；d)当温度处于沸腾起始点附近时，要缓慢增加换热件功率，以换热件壁温升高1℃为准，以便观察温度过头的现象，直至进入充分发展的核态沸腾；e)分别调节加热器的功率、纳米颗粒的浓度与超声换能器的参数，以得到不同工况下的声空化和纳米颗粒强化沸腾传热的数据；f)通过下列计算得出换热件外表面上热流密度与壁面过热度的关系式：热流密度q″＝(UI)/S，其中，S为传热面积，U和I分别为通过换热件的电压和电流；壁面过热度为换热件表面的温度与工作液体的饱和温度之差，换热系数h＝q″/(Tw-T1)，其中，q″为热流密度，Tw为换热件壁面温度，T1为液体温度。