EHD强化沸腾换热的研究现状

国内的研究从近几年才开始,包括了EHD强化换热中流体在电场中包含带电粒子和极性分子非极性分子以及汽-液界面等。


早在1916年Chubb第一个发现电场有强化沸腾传热的效果,在实验里电场可以提高三倍的水蒸发。但随后不了了之,一直到1960年Bochirol等人第一次定量研究了电场强化沸腾换热,随后,三十年来不少国外学者通过实验对EHD强化沸腾传热进行理论研究。尤其是近10多年来,因为余热利用暖通空调海洋能与地热能开发中对小温差传热要求的提高,以及EHD强化换热在各方面的优势促使此项研究有了跨越式发展,获得了不少成果。从研究方式和手段的角度,一方面是对其机理和理论研究外,另一方面的工作是试验研究。正是通过这些实验研究,为揭示EHD强化沸腾传热机理奠定了扎实的基础,同时也为这一技术的实际应用提供了依据。本文通过概括国内外对EHD强化沸腾换热研究的文献资料,并对这些文献进行分析,为今后在该范畴的研究指出了方向和重点。

国内的研究从近几年才开始,包括了EHD强化换热中流体在电场中包含带电粒子和极性分子非极性分子以及汽-液界面等,这些部分在电场中的受力情况各不相同,而受力以后所产生的运动又相互作用。不但温度场影响了电场,流体的温度变化使得流体的导电系数产生变化,产生了空间中的电荷,而且由于流场中电荷的运动以及电场力的作用又影响了流场,并且传热效果还受到电场和流场相互作用的影响。综上所述,EHD强化换热机理非常复杂,近些年来,国内外学者对EHD强化传热不断深入的研究,使得研究进程大大加快。有的学者用高速视屏图像拍摄了沸腾传热的过程,认为外加电场降低了表面的温度,从而抑制了沸腾并且减少了潜热对总热通量的积累。

截止到目前,EHD强化沸腾传热的机理依然没有得到彻底研究。尽管很多的学者提出了各种分析结果,可是这些结果无法用一致的理论去解释,同样也无法为所有现象给出一个解释,甚至有些理论还互为悖论。不同学者都只针对一个方向进行研究,没有将所有方向统一起来进行研究。例如很多学者提出他们的研究是在非均匀电场下进行的,那么电场是否均匀对沸腾传热究竟有没有影响,这是一个无人触及的领域。截止到目前,从未有过针对工质的物理性质,如电导率、介电常数、分子极性电离程度等做出研究,诸多研究都在研究外场的作用以及工质热物理性质的影响,而将工质的热物理性质、电物理性质与外场以及外部其他有关参数全部结合起来研究更是无人企及的领域。出于上面所提到的诸多问题未能解决的缘由,到目前为止,EHD强化传热技术依然尚未得到实际应用,主要原因是没有一个描述EHD强化传热的关系式可以被所有人所认可。由于EHD强化换热机理的复杂性,目前的研究还处于以实验积累数据为主的阶段,尚未有成熟的理论,EHD强化管外池沸腾换热方面为主要的研究成果。从研究目的上来看,人们一开始仅仅对EHD强化沸腾传热的传热效果进行研究,到后来的对其传热机理进行实质的理论研究;从研究方法和手段上看,从一开始的考察行实验研究变为了后来的试验与理论分析的结合,最后发展到了数值求解。