電場強化汽/液/固三相接觸區域的相變傳熱研究

《電場強化汽/液/固三相接觸區域的相變傳熱研究》是依託上海交通大學，由鄭平擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：電場強化汽/液/固三相接觸區域的相變傳熱研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：鄭平
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

汽/液/固三相接觸區域的蒸發及沸騰換熱過程是微尺度相變傳熱中的關鍵問題，接觸角的減小可以達到強化換熱的目的。本課題以採用微流控晶片中的電潤濕原理改變接觸角為切入點，關注三相接觸線的電場力以及電毛細對流等效應，基於電水動力學（EHD）原理，採取實驗研究、數值模擬和理論分析相結合的研究方法，揭示電場強化相變傳熱的機理。擬分別開展以下三方面的研究：(1)電場強化微細管內的彎月面蒸發傳熱；(2)電場作用強化微細管內的核態沸騰換熱；(3)交流電場強化固著導電液滴的蒸發傳熱。本項目的研究結果將極大的豐富和發展電場強化換熱理論，具有重要的學術意義和工程套用價值，同時將為微換熱器的最佳化設計及微電子晶片冷卻技術提供堅實的理論基礎和依據。

結題摘要

採用理論分析、數值模擬以及實驗研究相結合的方法，本項目從微觀和巨觀尺度上對電場強化三相接觸區域的相變傳熱機理進行了研究。探索了外加電場對核態沸騰、彎月面蒸發、液滴蒸發和冷凝的強化傳熱機理。研究內容包括：通過理論分析研究電場、接觸角、粗糙度等對汽泡成核臨界半徑與臨界熱流密度、液滴凝結臨界半徑的影響；發展了嶄新的格子Boltzmann相變傳熱數值方法，採用這個數值模擬方法研究了池沸騰、彎月面蒸發以及液滴冷凝等傳熱機理；通過實驗方法研究電場對微液層蒸發、核態沸騰以及液滴蒸發與冷凝的強化以及粗糙表面對池沸騰傳熱的影響等。本項目的研究成果極大地豐富和發展了電場強化換熱理論，具有重要的學術意義和工程套用價值，將為微換熱器的最佳化設計及微電子晶片冷卻技術提供堅實的理論基礎。