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单根硅碳棒竖直放

[2026-08-23]    来源:    作者:超级管理员  阅读:33次  【打印此页】

        从图可看出,在硅碳棒轴向各高度位置处实验值均小于模拟值,模拟值偏大主要是因为模拟过程中设置的加热表面的几何特性属于理想状况,而实验中用的硅碳棒表面的机械加工精度有限,所以实验加热表面的局部粗糙度会比模拟中加热表面的粗糙度大,研究可知,粗糙度越大,加热表面气泡脱离直径越小。本文在对实验采集的视频图像的处理过程中,借助了图像处理软件,在人工处理的过程中会引入软件误差和人工误差。本文在数值模拟计算中,考虑了液相表面张力随温度的变化,没有考虑液相与不锈钢加热表面接触角随液相速度和温度的变化,所以气泡脱离直径的实验值小于模拟值,模拟值与实验值的相对误差在25%之内,如图所示。

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        实验中中间硅碳棒上焊接有自带硅碳棒可以测量加热表面的温度,所以提取模拟中中间硅碳棒加热表面的温度与实验结果进行对比。

        如图所示,加热壁面温度的实验值较模拟值小。实验中测量加热表面的硅碳棒是焊接在加热表面的,硅碳棒测温度端会和焊锡接触设置可能被焊锡包裹,会增大硅碳棒测温端与加热表面的热阻,导致测量的温度偏低。而模拟中的流体介质为纯水,试验中选用的去离子水在实验过程中不可避免会掺有一些杂质,Rabiee和At护s}的研究表面,流体介质中掺杂一些杂质会增强表面传热,所以实验中传热效果较强,其次实验中的流体介质扰动更具有随机性,对加热表面传热条件的增强会更好,所以加热表面温度较低,模拟值与实验值的相对误差小于I%,如图所示。

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        由以上分析可知,模拟值与实验值具有很好的吻合度,误差在合理且可接受的范围内,数值模型具有一定的准确性。

        硅碳棒竖直放置时,重力g沿图4-1中Y轴的负方向。因棒束的网格量很大,计算成本很高,为了讨论不同加热功率下硅碳棒表面的沸腾换热特性,选择单根硅碳棒来进行数值计算,研究不同加热功率对硅碳棒表面沸腾换热特性的影响。

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        由图可以看出,总的热流密度随时间增大到一定值(极大值点)后出现减小趋势,且随着硅碳棒周向高度的增加,总热流密度极值点出现的时间有所提前。在硅碳棒不同轴向高度和不同时刻上,各项热流密度对总热流密度的贡献不相同,是由于各个高度上气泡覆盖率不同和主流区流体流型不一样造成的。其中加热壁面和液相之间的对流换热热流密度随高度的变化较小,随时间先增大后减小,因为加热壁面相对液相的过热度随时间增大,所以液相对流热流密度先增大,随着蒸发强度增大,加热壁面上液相的体积分数减小,所以热流密度随之减小。加热壁面和气相之间的对流换热热流密度也是随时间先增大后减小。

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        由图可知,加热表面壁面过热度随时间的增大而增大。在硅碳棒轴向高度上除H=100~处外,其余高度位置处变化很小。硅碳棒轴向高度H=100~位置处离硅碳棒有效加热段下端仅20mm,加热表面会有一部分热量散失到非加热段范围内,对非加热段范围内的过冷液体加热,所以过冷度相对其他高度位置处小。http://www.guitanbang.net.cn/