机理，指出沸腾换热研宄的难点和发展方向；并分析了混合工质沸腾换热系数低于相应纯质的原因；*后列举了几种通用的混合工质沸腾换热关联式。　　1引言蒙特利尔议定书签订以来。0制冷剂和讯1类制冷剂将被禁止使。近年来。在普冷领域经开始寻找新的对环境无危害或危害小的制冷工质，并对这些新的制冷工质的热力学性能进行了深入的研宄。到目前为止，能够替代的纯工质只有为数不多的几种，而以1和心组成的混合工质便得到了广泛的应用。而在低温领域，自从人1发现采用低温混合工质以来，人们发现使用低温混合工质具有纯质不可比拟的优点，可增大制冷量，降低工作压力，提高节流循环的效率，使节流效应低的被动局面得到根本性的改变，从而使低温混合工质在微型节流制冷机中具有广阔的发展前景。俄罗斯乌克兰美国法国分别都展开了对多元混合工质的研究，其中以美国人，公司为代在实用产品上首先批量生产以商标0丁；的产品。从9十代初期汗始，中下科7；以氐温中心，西安交迎电子研究所等开始研究液氮温区液氮多元混合物工质1节流制冷循环，低温中心己经将液氮温区以上混合工质由两种或多种纯工质组成，按温度范围的不同，可分为普冷混合工质和深冷混合工质。普冷混合工质是1心和1心组成沸点温差较小的混合工质，而在低温回热1节流制冷机循环中，多采用多元氮烃类混合物或多元氮氟利昂混合物作制冷工质，组分数般都在4种以上，并且各组分沸点相差很大，有时甚至大于1001.　　低温混合工质在节流制冷机的研究上，无论是基础理论方面，还是在实际研宄方面，都取得了飞速进展，而且己经有部分产品。但是对于混合工质制冷机内部机理的研宄，还远远不够，现在1混合工质复杂的热物性性质在理论计算和实验研究方面都需要做进步大量的工作。2混合工质与纯工质在循环过程中的区别还远未清楚，包括相变换热过程中的区别温度滑移和组分漂移对循环的影响混合工质的节流特性等等。3对于不同温区循环的混合工质适用的各种装置部件的研究才刚刚起步，需要作大量的工作。　　对于混合工质的相变换热特性的研宄是个非常有实际意义的课，而对于沸腾相变换热，由于在换热器内的沸腾换热过程比较复杂，所以首先以池内的混合工质的沸腾换热为重点研究对象，了解沸腾换热过程2混合工质池内沸腾换热机理模型及换热系数关联式2.1核态沸腾换热机理沸腾换热是取出热量的十分有效的方法，由于它传热速率高需要的传热温差小，广泛应用于核能建设热能工程冷冻工业化学工程等领域中。般沸腾按形式可分为核态沸腾和膜态沸腾，而本文主要研究核态沸腾换热。　　核态沸腾是众多的沸腾泡核生成长大和脱离的传热过程，所以对于气泡的研究便成了重点。50年代以来，单个气泡动力学的研究取得了重大进展，建立了不少实验数瑕对液体核态沸腾换热的研究有很大的促进作用口，核态沸腾换热主要有以下几种换热方式①相交潜热传递②液体与加热面之间的自然对流换热③液体与加热面之间的非稳态导热。为了阐明池内沸腾换热的机锾许多学者提出了许多核态沸腾换热机理模型，推荐了各种经验和半经验的换热关联式。在不断发展并不断修正的现有的机理模型中，常用的有气泡扰动模型蒸气液体交换模型容积对流机理模型和薄层蒸发传热模型等。当然，应用更多的是包括其中几种机理模型组合在起的复合模型。而所有这些机理模型，都只考虑了核态沸腾过程的某些主要特征，所以只适用于比较窄的应用范围，没有统的形式，但仍然推动了核态沸腾研究的发展。　　气泡动力学对于多个气泡系统，尤其是气泡间相互作用方面，还没取得满意的结果。而上述机理模型均包含两个重要参数气泡的脱离直径和脱离频率。在气泡脱离直径和脱离频率的预测方面，般的方法都是建立在均质沸腾和线性叠加的基础上，假设每个气泡对沸腾换热的贡献是相同的，而且相互之间没有作用。　　随着1线性随机理论和浞沌现象没等数7法的处。卞多7者1始利用1述方法来描述沸腾换理，如文献3考虑由于气泡间非线性相互作用而导致的气泡大小的不致性和长大的随机性，提出了种新的池核沸腾换热模型。而后对于沸腾传热体现出的非线性过程自组织机理和显出的混纯现象许多学片利用耗散纟构，沦分，料1突变理论以及分形几何描述的於来更深少的研允沸腾换热的机现更进步的认识。　　另外，文献4在分析异种气体冲击液浴中微小放热面产生奇异的负温差传热现象时，提出了界面汽化热阱的概念，认为当异种气体冲击液浴中微小放热面时，气液界面上的液体迅速汽化，带出大量潜热，致使界面温度显著降低，形成了界面汽化热阱。应用这概念，很好地解释了沸腾能够，强换热的机制。　　沸腾传热的强化也是沸腾换热研究的个重要方向，比如管束沸腾传热的管束效应的研究，加热面采用多孔村料提Wl沸jl，换热系数的研允，ElEle.ollyl.oflynamic强化；弗l，换热研l，以，各种不1l的流动几何通逍的强化换热的研究。文献6总结了沸腾传热的强化技术和方法，而且现在还有添加面活性剂和纳米颗料0的沸腾换热的研究。在这里就不再赘述。　　2.2混合工质池沸腾的研究在实际工作中，涉及的往往是混合物的沸腾问，混合物传热问要比单组分复杂，它不仅受制于各组分的性质，而且与其混合比有很大关系。多元混合物沸腾时，其传热过程和传质过程是紧密联系的，传热过程受到传质过程的制约，从而与单组分沸腾有显著的区别。其中点很重要的区别是多元混合物沸腾换热系数低于相应的纯组分所谓相应的纯组分是指与浪合物物性相同气液平衡时两相的组成没有差别的假象流体。界。比，批7*早分析了混合物池内沸腾换热系数低于其相应纯组分的原因。之后，许多学者进行了实验研究以后也提出了自己的观点。文献8对乙醇和丙醇元混合物做了池沸腾换热实验，得到1实验数据。中曲线显纯丙醇和纯乙醇的沸腾传热系数较接近，但都比不同浓度的者混合物沸腾传热膜系数高。　　组分勺含试高。这使得在靠近加热壁面的微液以中易挥分组分的哗尔分书要比周1；液体中的低，闪此，该微液层的沸腾温度就高于周围液体。对于核态沸腾，传热系数是壁面过热度的函数，对于混合物系的传热系数，其壁面过热度是以周围环境液体为基准的，但推动力却是壁面温度与其附近微液层之间的温差，后者显然比前者小。2微液层周围的液体中易挥发组分向微液层扩散，产生了纯组分沸腾传热所没有的传质阻力，在挥发组别搬局鞭择味辑涵勒墙弈，搜，塍箪之变他哪灼，穿乙醇丙醇囔丙醇。2，6乙醇丙，9丙醇如，要更高的壁面过热度来使得核化点活化，这样，与纯组分相比，对于给定壁面过热度，其泡化密度就相应的小了。混合物中气泡形成过程中相平衡的建立，以及混合物热力学性质对某些重要参数，如气泡大小泡化频率等对沸腾换热的影响。4在混合物池内沸腾换热过程中起作用的种传热机理，即容积对流微层蒸发气液交换机1.，后两种机31.受到了削弱。　　总之由于混合工质的复杂性，对于混合工质沸腾换热的机理模型还不完善，而研究的重点是在实验的基础上，得出只局限在些适用范围比较窄的经验或半经验的换热系数关联式。　　2.3混合工质沸腾换热关联式与纯质的理论沸腾换热系数，的关系。大多数发的混合工质实际沸腾换热系数或测量的沸腾换热系数都是以壁面温度和工质饱和温度之差77为基础的。人们还根据壁面温度和相际温度之差假想出个理论沸腾换热系数。应用热流方程式将两个沸腾换热系数相比，就可得到种形式的关联式如下其中7各个组分的沸点=3此。1考虑到了在气泡边界层中高沸点组分浓度，高对换热产生的影响，于1982年提出了著名其中考虑到1液边界存在质传递，2.　　役，么，液态浞合物的蒸发潜热焓，0=.2，1；传质系数般认为是常数，试验多数。般设足而随着后来的发展，提出的关联式般都采用了混合工质实际壁面过热度的形式可以很清楚地看出，带有系数尺的式5与式4和式3的区别就是用么7替换了7，所以式4也可以重新写成如下的形式除了以上介绍的些沸腾换热系数的半经验关联式之外，还有些学者提出了些纯经验的关联式。其中，*简单的关系式是31呵和1训提出的4，是要实验确定的个经验常数。，吐1等也提出了个经验方程，但考虑了热流密度的影响经验常数，是两纯组分饱和温度差的函数。这些纯经验的关联式对于预测某特定的混合组分的沸腾换热系数来讲是比较准确的，但它们的适用范围太窄，关联式中的些经验常数也需要通过实验来确定。　　通过以上混合工质沸腾换热系数关联式，我们可以看出，现存的关联式存在以下弊端1适用范围般都比较狭窄。限在化工普冷温区等领域。对厂液氮温区以的工质关联式较少。21误差1般都报大，都在2050左右。3关联式都是半经验或纯经验的，其中般都有些经验常数，需要通过实验来确定，使用起来比较繁琐。4半经验关联式般都是以些理论模型为基础建立起来的，由于对混合物组分沸腾传热过程机理认识的局限性，这些理论模型与实际存在较大差距，还需进步完善。5没有考虑到混合工质在沸腾过程中混合物各个相中组分浓度是不断变化的，不同的压力温度条件下，组分浓度变化量不同，用初始浓度去代替本身就是不准确的。　　3总结些计算混合工质池核沸腾换热系数的经验和半经验的关联式。但混合工质的研，大多在普冷领域，冷范围混合工质的沸腾换热工作还很少。总之，要想更好的认识低温混合工质在沸腾换热过程中的机理和准确的估算出沸腾换热系数，还需要再借鉴普冷领域取得的研宄成果，在实际研宄的基础上，更进步发展沸腾换热机理模型，并推导出适用范围广误差小的换热系数关联式。　　化1.和。彭晓1昨。王初。池内核态沸腾换热新模型。化学报，2000，515598403 S安恩科。；赛富叨等。扣强化沸腾换热的模型分析。1海，工大学学报。2001.23135，f6程立新，冻听宽+沸腾挎热强化技术及方法工装备技术。S阳1衣永吾。混合物沸腾传热研宄。辽阳石油化工专科学校学报。2.16414；1学农。奸，3心制冷剂的非共；弗混合物饱和搦核沸腾传热研宄。华句理。大；增通过拧制环境条忭，1以控制山1；2生长出纳米尺寸的，1晶须的形状。将12和。试化铝微粉1结合，1以在氧化铝陶瓷的烧结过！中宣接制济出竹节状仿生心晶须。在陶瓷基体，原位生民出仿生晶须，将对提高陶瓷体的，性和强度。降低增问工艺的复杂性将是十分有利的袁建军。方琪。刘智恩。材料科学与工程，1996，1央41.接第4，页后质沸腾换热实验研究。