本文主要探究在沸腾过程中加热表面各项沸腾换热参数及其随硅碳棒高度的变化规律，比较硅碳棒中棒间流场和温度场及其他流动与传热参数的影响程度。本文对于提高包含大长径比硅碳棒的热动设备的换热效率和运行安全性具有重要的学术意义和实用价值。

沸腾现象及沸腾换热特性的实验研究

        实验研究是最直观的研究方法，实验研究能够为以后的科学研究或实用设计提供大量的参考数据，很多研究者开展了大量关于沸腾的可视化或数据测量的实验。

        首次提出了大容积饱和核态沸腾的无量纲关联式，他认为核态沸腾的强烈传热能力主要是因为气泡在加热壁面上产生、生长到最后脱离进入主流流体中造成了强烈的流体扰动，这个关联式为之后的研究和实际应用起到了极大的引导和参考作用，如式1-1所示。

        其中cp，为饱和液体的比定压热容，Cwl为液体组合情况的经验常数，取决于加热表面，hlv为汽化潜热，g为重力加速度，Prl为饱和液体的普朗特数，9为沸腾热流密度，OT为壁面过热度，7，为饱和液体的动力粘度，P和P分别为饱和液体的饱和蒸汽的密度，为液体和蒸汽截面的表面张力系数，s为经验指数，对水s=1，对其他液体二1.7。之后大量的科研人员对此式进行了改进，使其适用更多的工况。

        通过将七种液体表面组合和七种不同表面制备技术组合的11项单独数据研究，并使用最小二乘法技术结合Rohsenow方程来确定气和Cwl的值，对实验中的不同组合都给出了确定的by和Cwl值。

        对于沸腾传热来说，人们主要关注的重点依然聚焦于加热表面的热流密度和传热能力即传热系数的大小。对窄矩形通道内流动沸腾换热特性进行了实验研究，拟合出沸腾换热系数计算关系式1-2。研究窄矩形通道沸腾换热系数的实验工况为:试验压力p=0.12.5 MPa，质量流量G=2002400 kg/m2 s，热流密度q=10700 kW/m2质量含气率x=0-r0.8。

        其中Bo为无量纲沸腾数，We为韦伯数，Px为折算压力，h为单相对流换热系数孟为两相折算系数，P为饱和水的密度，P，为饱和汽的密度。

        设计的实验以去离子水为流体介质，来测量池沸腾中下表面的沸腾传热效率，并研究沸腾表面的倾斜角度和表面结构对壁面过热度和CHF的影响。实验结果表明，加热表面的结构对沸腾传热速率和CHF有很大影响。CHF和沸腾传热系数都随加热表面的倾斜角度增大而增大。

        在核反应堆等效条件(压力P =10.0-16.OMPa，质量流量G=488.0一2100.0 kg/-m z-s，临界干度Xcr = -0.20-0.30 )下，在Freon-12回路中进行4X4硅碳硅碳棒的CHF实验，实验获得Freon-12的CHF数据和中国核电研究所(NPIC)获得的CHF相关性进行验证，研究认为:已有的S.Y. Ahmad Compensation Distortion模型，LuZhongqi模型，Groeneveld模型和Stevens-Kirby模型都过高的预测了水的CHF值。作者提出了一个流量比例因子的经验公式。比较Freon-12的两种测试截面中的CHF数据，表明定位格架位于加热长度末端的距离能够显著影响以氟利昂12为介质的4X4硅碳棒的CHF值。

        在实验中同时测定了固体加热表面和液体的温度，实验测试了三种不同表面粗糙度，五种硅碳棒的无量纲长度H (=L/D)和四种硅碳棒直径D工况下的数据。实验结果表明，无量纲长度较小的硅碳棒能够更有效的增加沸腾传热效率，且在H<50时效果更明显。同时也提出了相关无量纲长度的热流密度计算的经验关系式。并且对新开发的经验关系式进行参数分析，以扩大其适用范围。沸腾传热特性随着管的无量纲长度的变化而变化，在H<50时传热效率随着管无量纲长度的增加而迅速降低，当H>50时，传热效率相对缓慢降低。

        影响沸腾传热系数的因素有很多，对沸腾传热的一些子现象也有大量的研究。

        在大气压下做了大量的实验，根据一些新的实验数据提出了各种流体介质在饱和池沸腾期间的气泡脱离直径，比如纯水，乙醇和各种二元混合物，包括乙醇/水，NaCl/水和NaZS04/水。对于所有的测试流体，实验结果均表明气泡脱离直径随着热通量的增加而增加。另外，实验结果表明:气泡脱离直径随着电解质浓度的增加而增加，随着乙醇质量分数的增加而减少。在此基础之上提出了一个新的用于预测气泡脱离直径的模型。http://www.guitanbang.net.cn/

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