1刖目随着新技术的发展，越来越多的凝结过程发生在微细通道内，如微机械装置和空间热控制系统等。*近的些研究明，微通道内的凝结具有某些特殊性质。界和，从实验和理论两方面对内径l5mm倾斜圆管内的膜状凝结换热进行研究，发现重力对流动凝结的影响随着管径的减小而减小，从而使两相流的流型逐渐变得对称。杜小泽2在实验中还发现波环状流成为占主导地位的流型。1和31实验研究了只134；1在细圆管内的凝结换热，发现2mm管的凝结换热系数比8mm管的要出10.基于相平衡理论，An，Li和WangW对微圆管内可能出现的柱塞状气泡进行了理论分析，明气同之间的液膜非常薄，凝结换热主要发生在这薄液膜区。微细圆管内两相流流型的影响因素，其作用机理尚不完全清楚。对细圆管内流动凝结换热的研究报导也比较少，迄今为止实验管的内径均大于lmm.在本文中，我们设计了套实验系统来研究微圆管内的流动凝结和换热特性，并对凝结2实验系统实验装置用于研究水蒸气在微圆管内的流动和换热特性，主要有两个循环回路组成测试，路和冷却水回路。储存在储液罐1中的去离子纯净水在循环泵2的作用下进入蒸汽发生器4.　　由蒸发器产生的蒸汽经过过热器5略作过热，并经过滤网6，以保证冷凝段入口不带液滴，后进入实验测试段7，被逆流的冷却水冷却而凝结。测试段放在方形透明玻璃管中，以便于由，摄像头来观察流型。之后凝结液进入过冷段8，被冷却至过冷状态后进入量液罐9，由称重法测量其质量流量。冷却水由恒温水浴自带的循环水泵提供循环动力，逆流进入过冷段和凝结段，*后返，到恒温水浴1其质量流量可以通过通阀调节。　　实验管为专门走做的透明石英玻璃管，以便于观察两相流的流型，管内径为468m两端内径*大偏差为3.85.其准确数值由清华大学摩擦学国家重点实验室的，81950扫描电子显微镜测得。对尸微圆抒内流动凝结特性的研究，得到任何有又流场局部特性的实验信息是极为困难的，只有有关流基金项目冈家自然科学基金资助项5999555，3动凝结的综合特性是可测量的。实验过程，蒸汽在微圆管进出口的温度和压力微圆管外壁面的温度和工质的质量流量是实际的测量参数。　　温度的测量采用，制并经过标定的1丁型铜康铜热电偶。热电偶测温的绝对误差可以保证小于0.10.压力由0.25级精度压力测量。　　实验过程中用000摄像头对流型象进行捕捉采集，并实时输入到计算机中。　　1储液罐2泵3调压器4蒸气发生器5过热器6过滤网7测试段8过冷器9量液罐10恒温水浴000摄像头12数据采集器13计算机3数据处理流体温度7，取为微圆管进出口温度的代数平均值，实验管外壁温度，取所有管外壁温度的代数平均值。由蒸汽到冷却水的传热量0，由流体需的温差为其中心和也是管的内外直径，是石英玻璃的导热系数，是石英玻璃管的换热长度。因此平均凝结换热系数计算如下以微管内径作为定性尺寸，我们取雷诺数6和平均凝结换热心8，数分别为其中为蒸汽的进口流速，心是蒸汽在进口温度和压力下的运动粘性系数，fc是凝结液的导热系数，定件温度为流体平均温度7.　　4实验结果和分析在本文的实验条件下，利用，摄像头，只观察到种流型环状流，毛细泡状流和柱塞状流，而没有观察到不规则流型。这种流型分属于两种典型意义的工况。种2，在小质量流莆下，凝结的全过程均为柱塞状流。在这种情况下，工质的质量流姑非常小，以至于很难控制实验段的入口压力使流稳定，尚未能对其流动和换热规律进行测量。柱塞状流形状非常规整，两端早半球状，中间为圆柱，其与圆管壁商间的液膜很薄，从中很难辨别出其存在，液膜没有任何波动。这结果进出口的焓差来计算。由此可计算热量传过壁面所另种况3所小，随着质量流蟥的，大，环状流和毛细泡状流成为占主导地位的流型。从实验段的入口开始，即为环状流，中心为汽柱，外周为凝结液膜包围。液膜在周向厚度均匀，没有明显的液膜波动。随着凝结过程的进行，凝结液的增加，流型在某截面突然转变为毛细泡状流，其汽泡大小与石英玻璃管直径差不多，每截面处只有个汽泡。在环状流发生转化时，可以观察到环状液膜有个明显的波动，这个波动足够大，以干于周向波峰相互衔接在起，形成液桥，将环状流中心蒸汽柱切割为个个汽泡，由此环状流转化为毛细泡状流。　　对于同种流体来说，重力剪切力和面张力者相厅作用大小对比发生变化，从而导致毛细管内流型由种向另种转化，是决定流型的主要因素。在本实验的条件下，环状流和柱塞状流中，其与管壁间的液膜厚度在周向上没有明显的差别，这种现象明相对于毛细力的作用，重力的作用可以忽略。在同管径下，随着质量流速的增大，流型由柱塞状流变为环状流，明随着质量流速的，加，蒸汽速度增加，汽液界面的速度梯度增大，界面剪切力的作用则相对，大，重力对流型形成的影响程度降低，使流动分层得到遏制，凝结液在周向上分布均匀。在环状流向毛细泡状流转化时，剪切力和面张力两者是相互竞争的作用力，剪切力的作用阻止液桥的形成，而毛细作用力由面张力决定则促进液桥的发牛，当毛细作用力**时，转化发生。　　234.s，相应的ie数范围为45008100.4为水平微圆管内凝结时，流动所需的压差与蒸汽进口雷诺数之间的关系。可以看出，凝结进出口压差随着进口蒸汽雷诺数的增加而，加，呈线性变化。这变化规律同Yan等M的凝结实验结果具有相同的趋势，不同的是本文的横坐标轴为雷诺数，而不是质量流速。般来说进口雷诺数与工质质，流速呈线性关系。流动特性的这种变化规律明流型是规整的，流动过程中汽液界面波动很弱。水平微圆管管内流动凝结换热，数随进口蒸汽雷诺数变化不是单调的，而是先随着只6的增大而，大，在某6数后又随着只6数的增大而减小，即在某数下流动凝结换热具有*大值。这是个非常奇特的现象，由于实验数据还不充分，其主要原因尚不能很好的解释，需要进步研究。　　随进口蒸汽质量流量的变化5结论本章基于两相流流型的可视化观察，对水平微圆管内凝结的流动和换热特性进行了实验研究。所用的实验管的内径为468μm.实验中只观察到种很规整的流型柱塞状流环状流和毛细泡状流，属于两种典型意义的工况。质量流量既影响流型的种类，又影响流型的转化。凝结时流动所需压差随着进口蒸汽雷诺数的增加而增加，呈线性变化。凝结换热，数在某7数下具有*大值。　　压差随蒸汽进门雷诺数的变化2杜小泽。蒸气沿细小直径圆管流动凝结换热特性的研究博士论文1.北京清华大学，1999