苏ICP备112451047180号-6
R141b喷雾在水平蒸发传热管束的应用
摘要：冷却剂R- 141b在水平交错管束喷雾中被用来研究喷雾的性能，以及在一个紧凑的热交换器系统中冷却的热传递。在目前工作中所用的试管是19.1毫米（ 3/4inch ）直径的铜管，由一个电阻器加热。喷嘴为一个完整的锥形形状，其水力直径在2mm。平均传热系数的计算是测量管平均表面温度和蒸汽温度。还进行了与下喷雾冷却数据相同试验条件的核沸腾实验。根据实验现象，得出了表面热通量接近临界热通量（CHF） 。在这项研究中，液膜集电极是专门防止每个管变干的设备。喷雾式液体薄膜冷却收集器的传热性能被认为是比多池沸腾下低和高的热通量性能好，1998 Elsevier科学有限公司保留所有权利。
关键词：影响喷雾降温，沸腾换热，瑞郎
1 序言
近期重点是去除高热流密度电子设备【1】、中性束热量计和等离子体限制器【2】表面热极限。强制对流的常规方法为辐射传热，高热流密度可由表面温度之间存在实现温度和流动温度的差异。然而，这样的热传输模式意味着过高的表面温度，这可能是有害的热传递表面和系统，高密度散热去除从固体表面通量仍然是依赖于高速流体流和相冷却液的变化，如流动沸腾换热及撞击液体射流【3】撞击喷雾冷却是直接喷射液滴的受热面。
对直接影响喷雾早期的调查冷却剂都集中在箱子的表面，在沸腾条件下观察到，其温度高于莱顿弗罗斯特温度，研究进行者为霍奇森和萨瑟兰【4】。最近，周、姚【5】和派斯等【6】，进行喷雾冷却试验并解释说，高速液滴可以打破固体、液体膜面，让蒸汽泡更容易释放。因为该固有的池沸腾CHF的流体动力学不稳定性所以被排除。
在影响基本描述方面喷雾剂，有可能发挥着许多参数在整个流体动力学和热作用转移过程。这些参数包括喷射液体的物理性质可能会有所不同显著因个别情况，如液滴的大小，液滴速度和喷雾模式（或喷嘴图案，例如无论是实心锥形或空心锥形等）。德布和姚【7】发现上述液滴参数可能总传热效果显著的影响用稀释喷雾的情况，但不适合密集的情况喷雾。在稀喷涂，他们试图描绘热通过三个子过程的人转移的机制：滴接触传热，散空气对流换热和辐射传热。
当圆管接收开销喷塑，该管的上表面上确实受到影响喷雾冷却，然而，它的底侧上未接收到任何喷雾。实际上，该表面部分在下落液膜。在底面上的传热模式横管的是这样一个膜蒸发。
杰和帕克斯【8〜10】表明，薄膜蒸发模式可以提供比更大的传热系数池沸腾模式在低热流密度的平面上。但在高热流密度区域中，液体薄膜将完全蒸发和干出现象会发生在底部表面上。传热系数会骤然下降，一旦干出的现象发生。马丁和佩特【11】发现了一个更高的制冷剂的供给量能在某种程度上延缓干出现象发生。他们还表示，在水平光滑管喷雾蒸发传热性能低于池的性能更高的热通量沸腾（如果发生干出）。
对于管束，开销喷雾勉强可以达到下部管。马丁和佩特【12】使用了四个喷嘴喷冷却液的三角形节距管束四排管。他们发现传热在第二行和第四行（从上）的性能比所述顶行和第三行的要少得多。该这背后的原因是，该第三排管子（位于线顶排管下）收到更多液体从第一行滴落。另一方面，有较少的冷却，第二和第四液体排管。因此，喷雾冷却是几乎不用于管束，因为总的传热性能是没有必要比淹水更好冷却（由池沸腾冷却）。
采取喷雾冷却的优势，消除它的缺点在管束诸如干出现象发生在管的底部侧并且在下部排管贫困的冷却性能，我们设计了一个液体收集器附加到每个管中，看图。路易斯安那州的液体收集器可以收集液膜沿圆周落下，以防止变干上该管的底侧，并且溢出的液体（在管表面和集电极之间的间隙只有2mm）的将直接落下到下一排的管代替行进一步描述，参见图1b。
大多数进行执行先前测试的蒸发传热已经完成了水，如春和塞班【13】，周等人【14】。他们使用水作为冷却剂来开发降膜蒸发模型和关系。近日，托梅通过审查的两相热传递的测试制冷剂作为冷却液【15】，他的评论沸腾的管束传热研究是非常有限的。
在这项研究中，制冷剂R-141b的其中并未在托梅的审查清单【15】被用作工作流体在我们的实验研究。在此所获得的结果工作应该能够扩大沸腾的资料库传热性能。
2 实验设施
该实验设施在目前的工作能测量在壳侧的传热系数无论是喷涂或蒸发池沸腾模式。数字图2示出了测试设备包含制冷剂流环，乙二醇/水流动循环，试验段，喷雾喷嘴，管束，和数据采集制度。对于上述部件的详细说明列于如下。
2.1．主回路流量
主流动回路是一个闭合型循环回路这个循环的功能是保持的液态制冷剂进入在期望的流速和在一个测试部分所需的温度。一个旁路阀安装在制冷剂泵的出口，调节质量流量的喷雾。的制冷剂的质量流率的测量是通过浮动式流量计在测试的入口部，在平均时间，温度和压力的液体入口，还必须测量[在试验区，该液体制冷剂被从喷嘴喷射出去，喷雾撞击在加热管后跟蒸发过程。该蒸发的制冷剂（蒸汽）被引导到冷凝器。冷凝后的液体被合并与非蒸发的液体，将合并的液体的质量流率和温度测量之前进入储罐中。
2.2 .试验段
该试验段是由不锈钢，其内部制造直径20.2厘米，长33.5厘米加热器管牢牢地固定在两个垂直的一端侧板和上紧两侧板密封。为了以减少从测试部分的热损失，测试部分的外表面覆盖着一2英寸双层挤压蜂窝聚氨酯。两个视图玻璃端口是专为眼观察和摄影的目的。沿着测试的上侧部，有两个起飞管道，一个是液体入口管，另一种是蒸气出口管。一个热电偶安装在试验段测量制冷剂蒸气的温度。 A电气压力传感器也被安装在测试部分，以检测的蒸气压，从该相应的稳定性然后，可以得到饱和温度。在测试段的底侧，有一个液体出口，该出口允许未蒸发的液体制冷剂流出并返回到储罐。
图2 喷雾蒸发试验台
2.3．喷嘴
喷嘴是一种实心锥形圆形液压喷嘴其孔直径为2毫米。液体制冷剂从喷嘴的液体喷片，然后分裂成许多液滴。差分穿过喷嘴的压力确定的量喷射的液体，它也可以由液体控制进水阀。
2.4．管束
在试验部分中的热源是由提供电阻式加热管这是由WATLOW制作与J10N-588的码数。加热器管为20毫米，直径为动力长度19.05毫米（3/4英寸）可以向上发射的热流到700千瓦/平方米（111939英热单位/小时英尺）。
图3a示出了加热器的详细示意管。该管的外表面由铜制成。三个热电偶被安装的表面上钻通口，其内充满每个加热管用铅- 锡焊料。钻口的大小是保持最小，以使焊料珠的温度将尽可能接近实际的壁温。热电偶导线分别通过运行空间筒形加热器的外表面之间的铜管的内表面上。为了维持在铜内的中心线位置筒式加热器管，筒加热器的外侧之间的空间和铜管的内部填充有混合物的二氧化锰粉末和高导电性润滑脂。在这项研究中，三角形节距管束被使用。图3b示出在管束的尺寸和热电偶在管束的位置。一个热电偶安装在上死点，另一种是在底部死点，而第三个是在90℃下从沿着加热器的一侧上死点管。
图3 （a）示意图加热管的 （b）管束的几何形状
2.5．液体收集器
液体收集器从铝板上形成如图1a所示。它可以收集液滴其他加热器管和液膜反弹沿管表面脱落。通过此收集器，干脱出现象发生上的底侧加热器管可以被延迟或什至避免。另外，从所述液体收集器的整体液体将直接淌到下一行管的顶部，看到图1b。坑与直径的比率仅为1.46（为交错管的平均值），因此，有自由局限于调节加热管和收集部之间的间隙大小。差距终于固定在2毫米几经灵敏度研究。
2.6．乙二醇/水的循环流动
乙二醇：水的溶液用于通过辅助流动循环，以冷却测试装置的几个组件。该
丙二醇：水混合物从冷却器泵（带制冷能力3吨）向冷凝器和从制冷剂蒸气删除消散热量。那里是在一个闭环自动温度传感器冷却罐来控制出口温度乙二醇：水混合物在任何特定的温度与0.1的准确度。
2.7．制冷剂
在目前的工作中，制冷剂R141-B被用来作为工作流体。R141-b是HCFC制冷剂，其优点是无毒，低ODP（臭氧消耗潜力）和低GWP（全球变暖潜能值），所以对环境的影响比较小。此外，在该大气压下，沸点温度为32摄氏度，仅比室温略高。执行沸腾实验所需的功率也低。
2.8．数据采集系统
数据收集工作由个人计算机，扫描仪和功率计。控股软件在个人计算机中运行的功率计和扫描仪。测得的信号可以是转移到数字化阅读的值，并显示在显示器。可以收集并减少信息被保存在磁盘，以进一步减少数据。
3．实验过程
在测试开始之前，该泵是在一个操作相对较高的速度，使得现有的滞气在管道系统可以被压出。真空泵然后用抽真空的累计空气室。喷雾的流速由一个调制旁通阀来控制。而旁通阀完全打开时，所述限制程序仍然可以控制经由节流阀位于喷管口之前。增加喷嘴入口压力将增加流率，制冷剂流量由一个计量转子流量计，一个常用的流量测量装置。转子流量计是由质量流量计进行校准的制造微迅公司与精度。
是由平均得到的各数据点的至少十个数据！采集扫描。以确保准确性，数据穴均取只在稳态条件稳态被定义为系统的变化低于饱和温度更低。
为了检验热通量的热的影响传输性能，热通量范围在测试从下面10瓦/平方米变化至高于
瓦/平方米。在测试过程中，如果测得的加热器中的任何一个温度下急剧增大，输入功率将是关断，以保护仪器。
3.2．仪表精度
以确保所测量的数据的准确性，校准对于每个测量设备必须做到的。该温度传感器（热电阻和热电偶），其中由石英温度计其中有0.01℃精确精度。流量计是由质量流量校准米其具有在8％以内的精度。其他测量设备都有出厂报告。的概要仪表精度为这个实验装置如表1所示。
表1 仪表精度
4.结果与讨论
这两种喷雾蒸发和沸腾传热结果上喷涂采用R141b呈现在图4-8水平管和管束。该测试包括只有纯的制冷剂和饱和温度所有测试控制在20℃。
4.1.与其他结果目前的数据比较
单管池沸腾的结果进行比较由库珀【17】提出了池沸腾的相关性。库珀的相关性，在式所示。（5）下面，包括术语以帐户为微粗糙度表面的
其中n=0.12-0.12 log10 Rp, Rp代表表面粗糙度，用毫米单位。
我们的铜管的粗糙度是不实际测量。按照斯蒂芬和阿卜杜勒萨拉姆【18】不过，用于商业抛光铜的价值管估计为0.1-0.4毫米。在图4，RP =0.1和0.4mm的绘制比较目前的结果。在库珀的相关使用的其他参数列在表2中。本数据落入的范围内铜的相关性。目前传热系数的斜率看起来比库珀，S的相关性较小。可能这种象的原因可能是由于采用R141b的极为良好的表面润湿性。对于液体与加热非常良好的润性表面通常有一个中继沸点，成立以来，它也导致较低的临界热通量。
4.2．喷雾冷却数据而不液体收集器
每个喷淋冷却传热性能无液体收集个人管如图5所示。我们可以看到，管A的传热系数比管高B，C和管D，E具有最低传热系数。自安装在喷嘴管A和喷雾稍微集中围绕着圆形射流的中心点正上方，更直接影响喷雾剂可是能打到管比管B，C，而管D和管E接收到的至少直接的影响。正如预期的那样，传热系数变得更好时，热通量（或温差）增加。然而，当热传递系数超出了，传热下管系数开始掉头而上部排管的传热系数仍往上走。
上述结果表明，该下管无法为获得足够的液体和其表面的部分是干燥。从玻璃视口，我们可以看到的管D底部表面，E确实非常干燥比其它管的底部表面。
管束的整体传热性能如图6所示。两个质量流率所用
试验，并用相同的池沸腾的数据的数据试验条件也标绘在同一图中，我们可以看到当表面热通量低（比如低于）的加热管都得到足够的液体，喷雾传热系数比池沸腾更好，只有弱依赖于喷射质量流量。皮克等人【19】和马克斯和佩特【11】也观察到了类似的结果。
图4 池沸腾传热的比较
作为热通量越高，探针温度在底侧开始急剧增大。哪表示该变干现象在已经发生该管的底侧。在结果中，总传热系数和最大热喷雾蒸发通量开始下降池下方沸腾的数据。这可能是为什么喷雾蒸发的，不是流行的管壳式的应用程式的原换热器或其他一些紧凑式换热器。
在该实验中，大部分被喷射的液体将直接影响加热管。但是，也有一定液体喷雾的量并没有直接影响的加热器管，其中包括液体拍摄到管乙的权利，毛细管C的左侧，并且液体通过管B与管（D）之间以及该管之间C和管E。
正如我们前面所提到的那样，喷雾形状为不太均匀，喷雾液滴是大和附近的喷射中心致密。因此，它是很难被分辨估计的喷到底有多少个液体确实遇到了直接的冲击。
取决于冲击动量和角度，在直接冲击液滴可无论是打入许多更细液滴和来回反弹的表面之间或附着在表面上和向下逐渐下降。
当表面热通量低，所有的管表面的是湿的。直接冲击起着独奏重要作用冷却增强。多余的液体具有非常小的贡献的冷却。的传热性能是如此不敏感的喷流率。在另一方面，当表面热通量高，它应是液体，其粘附在底部的量加热管的侧面，用于确定干出的发作。传热性能当然是敏感的喷流率。虽然通过液体（其中不接触加热器表面的话），应该勉强参与加热器管的冷却，因为蒸汽温度非常接近饱和的温度。
4.3．喷淋冷却性能与液体收集器
因为将首先发生在干脱出现象加热器管的底部表面，当表面热通量高，在这项研究中，液体收集器被设计为接住反弹其他表面的液体和沿着自己管表面落下。
图7示出的每一个的传热性能个别管管束。我们可以看到，试管A具有最高的传热系数，这类似于由于喷嘴被直接安装在前面的情况上述试管A，接收更直接的撞击。这时间，但是，传热的其它的系数四根管子都有所提高特别是下部两管。这些结果表明，使用液体收集器可以显然阻碍进干出的现象。
该部分的沸腾传热特性所涵盖的液体收集器变得更加复杂，并且许多研究以调查这类的话题，比如周和扎伊迪【21】，夏等人【22】。当沸腾空间是相对于气泡小大小，气泡生长和离开将受壁上。为例子，气泡可能由挤压墙壁和奉承出来，气泡会合并，该膜可被撕成碎片，并最终形成干斑。的当然，周围的液体然后可流入干路面积和重复湿润和干燥循环。
由于在狭窄的缝隙中沸腾传热特性是如此动态的，上面提到的场景几乎解释了所有可能的传热机制。事实上，周和扎伊迪[21]研究发现当地的核态沸腾中的窄间隙的温度有宽范围，即使在相同的测试变化条件。在我们的测试中，电源关闭第急剧上升，温度检测。因此，干补丁还没有盛行。差异很大在局部温度并没有在研究中发现。该因此，在这项研究中获得临界热通量可略显保守.
5．结论
本试验中显示了传热性能的喷雾蒸发对交错的管束。该简单的液体收集器被设计为夹的每个管子上捆。用这种简单的修改中，干式现象发生在管的底部表面可以延迟，这种延迟瑞士法郎允许多较大的热通量可以从加热管中提取表面。因此，总的传热系数可显著改善。液体收集器很容易制造和安装方便，成本低廉。它可以定期的维修更换，如果潜在规模可积累就可以了。因此，这一种修改应适合于小型与另外的顶管壳式换热器喷雾降温。
表2 性能和试验采用R141b的操作条件
鸣谢
非常感谢台湾国家科学基金会对这项研究提供的财务支持。
参考文献
[1]MR派斯等人，表面粗糙度和其上的喷雾冷却的传热机制，J.传热144（1992）211-219的效果。
[2]G.P.Celata，最近倦怠的实验和预测方面在非常高的热通量进行检讨后，国际会议多相流动，日本筑波，9月24日至27日，1991年论文集。
[3]十林，J.H.林哈德，极高的热通量冲击下液体射流，ASMEJ.传热115（1993）472-476。
[4]J.W.霍奇森，乙脑萨瑟兰，从喷雾传热冷却等温缸，工业和工程化学，基础7（1968）567-571。
[5]KJChoi，SCYao，机制的正常影响喷雾，诠释膜态沸腾传热。Ĵ0传热传质30（2）（1987）311-318。
[6]M.R.派斯，L.C.周先生，E.T.Mahefkey，在喷雾冷却表面粗糙度及其对传热机理效果，ASMEĴ[传热114（1992）211-219。
[7]S.德布，资深大律师姚，分析影响喷雾剂，诠释膜态沸腾传热。J.传热传质32（11）（1989）2099至2112年。
[8]M.C.衢，AEBergles，提升水平管喷膜蒸发器由结构化表面，第二十三届全国烫画会议，丹佛，1985。
[9]M.C.衢，AEBergles，降膜蒸发器在水平管，第二十三届全国烫画会议，丹佛，1985。
[10]M.C.衢，A.E.Bergles，卧式管式降膜蒸发器与结构表面，ASMEJ.Heat转移111（1989）518-524。
[11]S.A.Moeykens，M.B.佩特，喷雾的R-134a在普通管蒸发换热。ASHRAETrans.100（1995）173-184。
[12]S.A.Moeykens，M.B.Pate，喷嘴高度和孔口尺寸对喷雾蒸发传热性能的影响为低翅片，三角形节距管束与R-134a，ASHRAE跨。101（1996）420-433。
[13]K.R.春，R.A.Seban，降膜蒸发器的性能预测，ASMEJ.传热（1972）432-436。
[14]M.C.Chiu等人，加强横管喷膜蒸发器传热，第七届慕尼黑国际热论文集转移大会，6月，1982年，275-580页。
[15]JR托梅，两相热传递到新的制冷剂，第九届国际热论文集转移大会，1月，1994年，19-41页。
[16]JP霍尔曼，工程师的实验方法，麦格劳 - 希尔，纽约，1994年，49-62页。
[17]M.G.库珀，饱和池核沸腾：一个简单的相关性，国际化学工程研讨会，Ser.86，1984，785-792页。
[18]K.斯蒂芬，M.阿卜杜勒萨拉姆，自然对流沸腾，诠释传热的相关性。J.传热传质23（1980）73-87。
[19]W·帕克等人，通过在水平管降膜蒸发和沸腾传热，ASMEJ.传热（1990）744-750。
[20]C.R. Tong, M.J. Tan, S.G. Bankoff，模型在一个狭窄的偏心环形间隙，J. Eng.对流沸腾。燃气轮机和电力，ASME107（3）（1985）613-619。
[21]M.C.衢，S.H.R.扎伊迪，在一个狭窄的缝隙，美国机械工程师学会，达拉斯，1990年冬季年会传热特性。
[22]C.L.夏，Z.H.I.郭，W.L.胡在狭窄的通道沸腾换热的机理，第28届全国换热会议，圣地亚哥，1992。
摘要：冷却剂R- 141b在水平交错管束喷雾中被用来研究喷雾的性能，以及在一个紧凑的热交换器系统中冷却的热传递。在目前工作中所用的试管是19.1毫米（ 3/4inch ）直径的铜管，由一个电阻器加热。喷嘴为一个完整的锥形形状，其水力直径在2mm。平均传热系数的计算是测量管平均表面温度和蒸汽温度。还进行了与下喷雾冷却数据相同试验条件的核沸腾实验。根据实验现象，得出了表面热通量接近临界热通量（CHF） 。在这项研究中，液膜集电极是专门防止每个管变干的设备。喷雾式液体薄膜冷却收集器的传热性能被认为是比多池沸腾下低和高的热通量性能好，1998 Elsevier科学有限公司保留所有权利。
关键词：影响喷雾降温，沸腾换热，瑞郎
1 序言
近期重点是去除高热流密度电子设备【1】、中性束热量计和等离子体限制器【2】表面热极限。强制对流的常规方法为辐射传热，高热流密度可由表面温度之间存在实现温度和流动温度的差异。然而，这样的热传输模式意味着过高的表面温度，这可能是有害的热传递表面和系统，高密度散热去除从固体表面通量仍然是依赖于高速流体流和相冷却液的变化，如流动沸腾换热及撞击液体射流【3】撞击喷雾冷却是直接喷射液滴的受热面。
对直接影响喷雾早期的调查冷却剂都集中在箱子的表面，在沸腾条件下观察到，其温度高于莱顿弗罗斯特温度，研究进行者为霍奇森和萨瑟兰【4】。最近，周、姚【5】和派斯等【6】，进行喷雾冷却试验并解释说，高速液滴可以打破固体、液体膜面，让蒸汽泡更容易释放。因为该固有的池沸腾CHF的流体动力学不稳定性所以被排除。
在影响基本描述方面喷雾剂，有可能发挥着许多参数在整个流体动力学和热作用转移过程。这些参数包括喷射液体的物理性质可能会有所不同显著因个别情况，如液滴的大小，液滴速度和喷雾模式（或喷嘴图案，例如无论是实心锥形或空心锥形等）。德布和姚【7】发现上述液滴参数可能总传热效果显著的影响用稀释喷雾的情况，但不适合密集的情况喷雾。在稀喷涂，他们试图描绘热通过三个子过程的人转移的机制：滴接触传热，散空气对流换热和辐射传热。
当圆管接收开销喷塑，该管的上表面上确实受到影响喷雾冷却，然而，它的底侧上未接收到任何喷雾。实际上，该表面部分在下落液膜。在底面上的传热模式横管的是这样一个膜蒸发。
杰和帕克斯【8〜10】表明，薄膜蒸发模式可以提供比更大的传热系数池沸腾模式在低热流密度的平面上。但在高热流密度区域中，液体薄膜将完全蒸发和干出现象会发生在底部表面上。传热系数会骤然下降，一旦干出的现象发生。马丁和佩特【11】发现了一个更高的制冷剂的供给量能在某种程度上延缓干出现象发生。他们还表示，在水平光滑管喷雾蒸发传热性能低于池的性能更高的热通量沸腾（如果发生干出）。
对于管束，开销喷雾勉强可以达到下部管。马丁和佩特【12】使用了四个喷嘴喷冷却液的三角形节距管束四排管。他们发现传热在第二行和第四行（从上）的性能比所述顶行和第三行的要少得多。该这背后的原因是，该第三排管子（位于线顶排管下）收到更多液体从第一行滴落。另一方面，有较少的冷却，第二和第四液体排管。因此，喷雾冷却是几乎不用于管束，因为总的传热性能是没有必要比淹水更好冷却（由池沸腾冷却）。
采取喷雾冷却的优势，消除它的缺点在管束诸如干出现象发生在管的底部侧并且在下部排管贫困的冷却性能，我们设计了一个液体收集器附加到每个管中，看图。路易斯安那州的液体收集器可以收集液膜沿圆周落下，以防止变干上该管的底侧，并且溢出的液体（在管表面和集电极之间的间隙只有2mm）的将直接落下到下一排的管代替行进一步描述，参见图1b。
大多数进行执行先前测试的蒸发传热已经完成了水，如春和塞班【13】，周等人【14】。他们使用水作为冷却剂来开发降膜蒸发模型和关系。近日，托梅通过审查的两相热传递的测试制冷剂作为冷却液【15】，他的评论沸腾的管束传热研究是非常有限的。
在这项研究中，制冷剂R-141b的其中并未在托梅的审查清单【15】被用作工作流体在我们的实验研究。在此所获得的结果工作应该能够扩大沸腾的资料库传热性能。
2 实验设施
 |
2.1．主回路流量
主流动回路是一个闭合型循环回路这个循环的功能是保持的液态制冷剂进入在期望的流速和在一个测试部分所需的温度。一个旁路阀安装在制冷剂泵的出口，调节质量流量的喷雾。的制冷剂的质量流率的测量是通过浮动式流量计在测试的入口部，在平均时间，温度和压力的液体入口，还必须测量[在试验区，该液体制冷剂被从喷嘴喷射出去，喷雾撞击在加热管后跟蒸发过程。该蒸发的制冷剂（蒸汽）被引导到冷凝器。冷凝后的液体被合并与非蒸发的液体，将合并的液体的质量流率和温度测量之前进入储罐中。
2.2 .试验段
该试验段是由不锈钢，其内部制造直径20.2厘米，长33.5厘米加热器管牢牢地固定在两个垂直的一端侧板和上紧两侧板密封。为了以减少从测试部分的热损失，测试部分的外表面覆盖着一2英寸双层挤压蜂窝聚氨酯。两个视图玻璃端口是专为眼观察和摄影的目的。沿着测试的上侧部，有两个起飞管道，一个是液体入口管，另一种是蒸气出口管。一个热电偶安装在试验段测量制冷剂蒸气的温度。 A电气压力传感器也被安装在测试部分，以检测的蒸气压，从该相应的稳定性然后，可以得到饱和温度。在测试段的底侧，有一个液体出口，该出口允许未蒸发的液体制冷剂流出并返回到储罐。
图2 喷雾蒸发试验台
2.3．喷嘴
喷嘴是一种实心锥形圆形液压喷嘴其孔直径为2毫米。液体制冷剂从喷嘴的液体喷片，然后分裂成许多液滴。差分穿过喷嘴的压力确定的量喷射的液体，它也可以由液体控制进水阀。
2.4．管束
在试验部分中的热源是由提供电阻式加热管这是由WATLOW制作与J10N-588的码数。加热器管为20毫米，直径为动力长度19.05毫米（3/4英寸）可以向上发射的热流到700千瓦/平方米（111939英热单位/小时英尺）。
图3a示出了加热器的详细示意管。该管的外表面由铜制成。三个热电偶被安装的表面上钻通口，其内充满每个加热管用铅- 锡焊料。钻口的大小是保持最小，以使焊料珠的温度将尽可能接近实际的壁温。热电偶导线分别通过运行空间筒形加热器的外表面之间的铜管的内表面上。为了维持在铜内的中心线位置筒式加热器管，筒加热器的外侧之间的空间和铜管的内部填充有混合物的二氧化锰粉末和高导电性润滑脂。在这项研究中，三角形节距管束被使用。图3b示出在管束的尺寸和热电偶在管束的位置。一个热电偶安装在上死点，另一种是在底部死点，而第三个是在90℃下从沿着加热器的一侧上死点管。
图3 （a）示意图加热管的 （b）管束的几何形状
2.5．液体收集器
液体收集器从铝板上形成如图1a所示。它可以收集液滴其他加热器管和液膜反弹沿管表面脱落。通过此收集器，干脱出现象发生上的底侧加热器管可以被延迟或什至避免。另外，从所述液体收集器的整体液体将直接淌到下一行管的顶部，看到图1b。坑与直径的比率仅为1.46（为交错管的平均值），因此，有自由局限于调节加热管和收集部之间的间隙大小。差距终于固定在2毫米几经灵敏度研究。
2.6．乙二醇/水的循环流动
乙二醇：水的溶液用于通过辅助流动循环，以冷却测试装置的几个组件。该
丙二醇：水混合物从冷却器泵（带制冷能力3吨）向冷凝器和从制冷剂蒸气删除消散热量。那里是在一个闭环自动温度传感器冷却罐来控制出口温度乙二醇：水混合物在任何特定的温度与0.1的准确度。
2.7．制冷剂
在目前的工作中，制冷剂R141-B被用来作为工作流体。R141-b是HCFC制冷剂，其优点是无毒，低ODP（臭氧消耗潜力）和低GWP（全球变暖潜能值），所以对环境的影响比较小。此外，在该大气压下，沸点温度为32摄氏度，仅比室温略高。执行沸腾实验所需的功率也低。
2.8．数据采集系统
数据收集工作由个人计算机，扫描仪和功率计。控股软件在个人计算机中运行的功率计和扫描仪。测得的信号可以是转移到数字化阅读的值，并显示在显示器。可以收集并减少信息被保存在磁盘，以进一步减少数据。
3．实验过程
在测试开始之前，该泵是在一个操作相对较高的速度，使得现有的滞气在管道系统可以被压出。真空泵然后用抽真空的累计空气室。喷雾的流速由一个调制旁通阀来控制。而旁通阀完全打开时，所述限制程序仍然可以控制经由节流阀位于喷管口之前。增加喷嘴入口压力将增加流率，制冷剂流量由一个计量转子流量计，一个常用的流量测量装置。转子流量计是由质量流量计进行校准的制造微迅公司与精度。
是由平均得到的各数据点的至少十个数据！采集扫描。以确保准确性，数据穴均取只在稳态条件稳态被定义为系统的变化低于饱和温度更低。
为了检验热通量的热的影响传输性能，热通量范围在测试从下面10瓦/平方米变化至高于
瓦/平方米。在测试过程中，如果测得的加热器中的任何一个温度下急剧增大，输入功率将是关断，以保护仪器。3.2．仪表精度
以确保所测量的数据的准确性，校准对于每个测量设备必须做到的。该温度传感器（热电阻和热电偶），其中由石英温度计其中有0.01℃精确精度。流量计是由质量流量校准米其具有在8％以内的精度。其他测量设备都有出厂报告。的概要仪表精度为这个实验装置如表1所示。
表1 仪表精度
| 传感器 | 精度 |
| 热电阻（温度） | ±0.2℃ |
| 功率计 | ±0.2％ |
| 流量计 | ±0.01升/分钟 |
| 压力传感器 | ±0.25％ |
4.结果与讨论
这两种喷雾蒸发和沸腾传热结果上喷涂采用R141b呈现在图4-8水平管和管束。该测试包括只有纯的制冷剂和饱和温度所有测试控制在20℃。
4.1.与其他结果目前的数据比较
单管池沸腾的结果进行比较由库珀【17】提出了池沸腾的相关性。库珀的相关性，在式所示。（5）下面，包括术语以帐户为微粗糙度表面的
其中n=0.12-0.12 log10 Rp, Rp代表表面粗糙度，用毫米单位。
我们的铜管的粗糙度是不实际测量。按照斯蒂芬和阿卜杜勒萨拉姆【18】不过，用于商业抛光铜的价值管估计为0.1-0.4毫米。在图4，RP =0.1和0.4mm的绘制比较目前的结果。在库珀的相关使用的其他参数列在表2中。本数据落入的范围内铜的相关性。目前传热系数的斜率看起来比库珀，S的相关性较小。可能这种象的原因可能是由于采用R141b的极为良好的表面润湿性。对于液体与加热非常良好的润性表面通常有一个中继沸点，成立以来，它也导致较低的临界热通量。
4.2．喷雾冷却数据而不液体收集器
每个喷淋冷却传热性能无液体收集个人管如图5所示。我们可以看到，管A的传热系数比管高B，C和管D，E具有最低传热系数。自安装在喷嘴管A和喷雾稍微集中围绕着圆形射流的中心点正上方，更直接影响喷雾剂可是能打到管比管B，C，而管D和管E接收到的至少直接的影响。正如预期的那样，传热系数变得更好时，热通量（或温差）增加。然而，当热传递系数超出了，传热下管系数开始掉头而上部排管的传热系数仍往上走。
上述结果表明，该下管无法为获得足够的液体和其表面的部分是干燥。从玻璃视口，我们可以看到的管D底部表面，E确实非常干燥比其它管的底部表面。
管束的整体传热性能如图6所示。两个质量流率所用
试验，并用相同的池沸腾的数据的数据试验条件也标绘在同一图中，我们可以看到当表面热通量低（比如低于）的加热管都得到足够的液体，喷雾传热系数比池沸腾更好，只有弱依赖于喷射质量流量。皮克等人【19】和马克斯和佩特【11】也观察到了类似的结果。
图4 池沸腾传热的比较
作为热通量越高，探针温度在底侧开始急剧增大。哪表示该变干现象在已经发生该管的底侧。在结果中，总传热系数和最大热喷雾蒸发通量开始下降池下方沸腾的数据。这可能是为什么喷雾蒸发的，不是流行的管壳式的应用程式的原换热器或其他一些紧凑式换热器。
在该实验中，大部分被喷射的液体将直接影响加热管。但是，也有一定液体喷雾的量并没有直接影响的加热器管，其中包括液体拍摄到管乙的权利，毛细管C的左侧，并且液体通过管B与管（D）之间以及该管之间C和管E。
正如我们前面所提到的那样，喷雾形状为不太均匀，喷雾液滴是大和附近的喷射中心致密。因此，它是很难被分辨估计的喷到底有多少个液体确实遇到了直接的冲击。
取决于冲击动量和角度，在直接冲击液滴可无论是打入许多更细液滴和来回反弹的表面之间或附着在表面上和向下逐渐下降。
当表面热通量低，所有的管表面的是湿的。直接冲击起着独奏重要作用冷却增强。多余的液体具有非常小的贡献的冷却。的传热性能是如此不敏感的喷流率。在另一方面，当表面热通量高，它应是液体，其粘附在底部的量加热管的侧面，用于确定干出的发作。传热性能当然是敏感的喷流率。虽然通过液体（其中不接触加热器表面的话），应该勉强参与加热器管的冷却，因为蒸汽温度非常接近饱和的温度。
4.3．喷淋冷却性能与液体收集器
因为将首先发生在干脱出现象加热器管的底部表面，当表面热通量高，在这项研究中，液体收集器被设计为接住反弹其他表面的液体和沿着自己管表面落下。
图7示出的每一个的传热性能个别管管束。我们可以看到，试管A具有最高的传热系数，这类似于由于喷嘴被直接安装在前面的情况上述试管A，接收更直接的撞击。这时间，但是，传热的其它的系数四根管子都有所提高特别是下部两管。这些结果表明，使用液体收集器可以显然阻碍进干出的现象。
该部分的沸腾传热特性所涵盖的液体收集器变得更加复杂，并且许多研究以调查这类的话题，比如周和扎伊迪【21】，夏等人【22】。当沸腾空间是相对于气泡小大小，气泡生长和离开将受壁上。为例子，气泡可能由挤压墙壁和奉承出来，气泡会合并，该膜可被撕成碎片，并最终形成干斑。的当然，周围的液体然后可流入干路面积和重复湿润和干燥循环。
由于在狭窄的缝隙中沸腾传热特性是如此动态的，上面提到的场景几乎解释了所有可能的传热机制。事实上，周和扎伊迪[21]研究发现当地的核态沸腾中的窄间隙的温度有宽范围，即使在相同的测试变化条件。在我们的测试中，电源关闭第急剧上升，温度检测。因此，干补丁还没有盛行。差异很大在局部温度并没有在研究中发现。该因此，在这项研究中获得临界热通量可略显保守.
5．结论
本试验中显示了传热性能的喷雾蒸发对交错的管束。该简单的液体收集器被设计为夹的每个管子上捆。用这种简单的修改中，干式现象发生在管的底部表面可以延迟，这种延迟瑞士法郎允许多较大的热通量可以从加热管中提取表面。因此，总的传热系数可显著改善。液体收集器很容易制造和安装方便，成本低廉。它可以定期的维修更换，如果潜在规模可积累就可以了。因此，这一种修改应适合于小型与另外的顶管壳式换热器喷雾降温。
表2 性能和试验采用R141b的操作条件
鸣谢
非常感谢台湾国家科学基金会对这项研究提供的财务支持。
参考文献
[1]MR派斯等人，表面粗糙度和其上的喷雾冷却的传热机制，J.传热144（1992）211-219的效果。
[2]G.P.Celata，最近倦怠的实验和预测方面在非常高的热通量进行检讨后，国际会议多相流动，日本筑波，9月24日至27日，1991年论文集。
[3]十林，J.H.林哈德，极高的热通量冲击下液体射流，ASMEJ.传热115（1993）472-476。
[4]J.W.霍奇森，乙脑萨瑟兰，从喷雾传热冷却等温缸，工业和工程化学，基础7（1968）567-571。
[5]KJChoi，SCYao，机制的正常影响喷雾，诠释膜态沸腾传热。Ĵ0传热传质30（2）（1987）311-318。
[6]M.R.派斯，L.C.周先生，E.T.Mahefkey，在喷雾冷却表面粗糙度及其对传热机理效果，ASMEĴ[传热114（1992）211-219。
[7]S.德布，资深大律师姚，分析影响喷雾剂，诠释膜态沸腾传热。J.传热传质32（11）（1989）2099至2112年。
[8]M.C.衢，AEBergles，提升水平管喷膜蒸发器由结构化表面，第二十三届全国烫画会议，丹佛，1985。
[9]M.C.衢，AEBergles，降膜蒸发器在水平管，第二十三届全国烫画会议，丹佛，1985。
[10]M.C.衢，A.E.Bergles，卧式管式降膜蒸发器与结构表面，ASMEJ.Heat转移111（1989）518-524。
[11]S.A.Moeykens，M.B.佩特，喷雾的R-134a在普通管蒸发换热。ASHRAETrans.100（1995）173-184。
[12]S.A.Moeykens，M.B.Pate，喷嘴高度和孔口尺寸对喷雾蒸发传热性能的影响为低翅片，三角形节距管束与R-134a，ASHRAE跨。101（1996）420-433。
[13]K.R.春，R.A.Seban，降膜蒸发器的性能预测，ASMEJ.传热（1972）432-436。
[14]M.C.Chiu等人，加强横管喷膜蒸发器传热，第七届慕尼黑国际热论文集转移大会，6月，1982年，275-580页。
[15]JR托梅，两相热传递到新的制冷剂，第九届国际热论文集转移大会，1月，1994年，19-41页。
[16]JP霍尔曼，工程师的实验方法，麦格劳 - 希尔，纽约，1994年，49-62页。
[17]M.G.库珀，饱和池核沸腾：一个简单的相关性，国际化学工程研讨会，Ser.86，1984，785-792页。
[18]K.斯蒂芬，M.阿卜杜勒萨拉姆，自然对流沸腾，诠释传热的相关性。J.传热传质23（1980）73-87。
[19]W·帕克等人，通过在水平管降膜蒸发和沸腾传热，ASMEJ.传热（1990）744-750。
[20]C.R. Tong, M.J. Tan, S.G. Bankoff，模型在一个狭窄的偏心环形间隙，J. Eng.对流沸腾。燃气轮机和电力，ASME107（3）（1985）613-619。
[21]M.C.衢，S.H.R.扎伊迪，在一个狭窄的缝隙，美国机械工程师学会，达拉斯，1990年冬季年会传热特性。
[22]C.L.夏，Z.H.I.郭，W.L.胡在狭窄的通道沸腾换热的机理，第28届全国换热会议，圣地亚哥，1992。