极端润湿性微细通道内Ｒ141b 的流动沸腾压降特性

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2018.02.016

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2018, Vol. 46 ›› Issue (2): 109-117.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2018.02.016

极端润湿性微细通道内Ｒ141b 的流动沸腾压降特性

罗小平¹ 廖政标¹ 周建阳^{1， 2}王文¹ 张霖¹

1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州 510640; 2．广西高校临海机械装备设计制造及控制重点实验室培育基地，广西钦州 535000

收稿日期:2017-06-29 修回日期:2017-09-18 出版日期:2018-02-25 发布日期:2018-01-02
通信作者: 罗小平( 1967-) ，男，教授，博士生导师，主要从事微尺度相变传热机理以及微尺度热物理系统的拓扑学、分子动力学模拟等研究 E-mail:mmxpluo@scut.edu.cn
作者简介:罗小平( 1967-) ，男，教授，博士生导师，主要从事微尺度相变传热机理以及微尺度热物理系统的拓扑学、分子动力学模拟等研究
基金资助:
国家自然科学基金资助项目( 21776096) ;广西高校临海机械装备设计制造及控制重点实验室主任课题重点项目 ( GXLH2016ZD-04， GXLH2014ZD-04)

Flow Boiling Pressure Drop Characteristics of Ｒ141b in Extreme Wettability Micro-Channels

LUO Xiaoping¹ LIAO Zhengbiao¹ ZHOU Jianyang^{1， 2} WANG Wen¹ ZHANG Lin¹

1． School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China; 2． Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory Breeding Base of Coastal Mechanical Equipment Design， Manufacturing and Control，Qinzhou 535000，Guangxi，China

Received:2017-06-29 Revised:2017-09-18 Online:2018-02-25 Published:2018-01-02
Contact: 罗小平( 1967-) ，男，教授，博士生导师，主要从事微尺度相变传热机理以及微尺度热物理系统的拓扑学、分子动力学模拟等研究 E-mail:mmxpluo@scut.edu.cn
About author:罗小平( 1967-) ，男，教授，博士生导师，主要从事微尺度相变传热机理以及微尺度热物理系统的拓扑学、分子动力学模拟等研究
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China( 21776096)

摘要/Abstract

摘要： 以制冷剂Ｒ141b 为实验工质，在截面尺寸为 1 mm × 2 mm，壁面接触角分别为 67°、 0°和156°的普通亲水、超亲水及超疏水矩形微细通道进行流动沸腾实验，并对3 种表面微细通道沿程测点压力进行对比，分析极端润湿性( 超亲水和超疏水) 微细通道内Ｒ141b 的流动沸腾压降特性．研究结果表明:极端润湿性微细通道内各压降分量比例和普通亲水微细通道大致相同，单位长度两相摩擦压降均随着质量通量、入口温度和热流密度的增大而增大;超疏水表面微细通道进出口总压降最大，是超亲水表面的1． 08 ～1． 17 倍，且在单相流动区域内的沿程测点压力曲线斜率最小，两相流动区域内的沿程测点压力曲线斜率最大;引入壁面表面能参数 s 对 Qu-Mudawar 模型进行修正，能更好地预测实验值，平均绝对误差为10． 7%．

关键词: 微细通道, 极端润湿性, 流动沸腾, 两相摩擦压降, 沿程测点压力

Abstract: By using the refrigerant Ｒ141b as the experimental working fluid，a flow boiling experiment was conducted in the ordinary hydrophilic，super-hydrophilic and super-hydrophobic rectangular micro-channels with crosssectional size of 1mm ×2mm and wall contact angles of 67°，0° and 156° respectively， the pressure of three kinds of surface micro-channel along the measuring point was also compared so as to analyze the pressure drop characteristics of Ｒ141b flow boiling in micro-channels with extreme wettability ( super-hydrophilic and super-hydrophobic) ． The results showed that the ratio of pressure drop components in the extreme wetting micro-channel is approximately the same as that of an ordinary hydrophilic micro-channel，and the friction pressure drop of unit length all increase with the rise of mass flux，inlet temperature and heat flux density; The total pressure drop of microchannels with the super-hydrophobic surface is the maximum，which is 1. 08 ～1. 17 times of the super-hydrophilic surface，and the slope of the pressure curve in the single-phase flow area is the smallest and the slope of the pressure curve in the two-phase flow area is the largest; The Qu-Mudawar model was revised by introducing the surface energy parameter s， the new correlation can better predict the experimental value and the average absolute error is 10. 7%．

Key words: micro-channels, extreme wettability, flow boiling, two-phase frictional pressure drop, pressure along the measuring point

中图分类号:

TK 124

罗小平廖政标周建阳王文张霖. 极端润湿性微细通道内Ｒ141b 的流动沸腾压降特性 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(2): 109-117.

LUO Xiaoping LIAO Zhengbiao ZHOU Jianyang WANG Wen ZHANG Lin.

Flow Boiling Pressure Drop Characteristics of Ｒ141b in Extreme Wettability Micro-Channels

[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2018, 46(2): 109-117.

[1]	罗小平张超勇喻葭郭峰. 两种电极作用下微细通道内的 R141b 流动沸腾传热[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(9): 1-8.
[2]	罗小平李海燕唐杨吴迪. 磁纳米流体对微细通道饱和沸腾 CHF 特性的影响[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(1): 1-8.
[3]	罗小平吴迪冯振飞涂华营. 微细通道内纳米制冷剂的流动沸腾传热特性[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(8): 1-7.
[4]	罗小平. 微细通道相变传热的动力学特性[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2008, 36(7): 16-20.
[5]	罗小平. 热孤子与微细通道相变传热研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2008, 36(11): 12-16.

极端润湿性微细通道内Ｒ141b 的流动沸腾压降特性

Flow Boiling Pressure Drop Characteristics of Ｒ141b in Extreme Wettability Micro-Channels

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