兩相密閉熱虹吸管內的熱傳現象

Abstract

本文是以數值計算及實驗方法來對兩相密閉垂直熱虹吸管內的噴泉(gayser)沸騰作分 析。在實驗研究方面，為了便於對流場的觀察，所設計的熱虹吸管是一具有透明外管 的環狀結構，並同時測量加熱段和冷凝段的壁溫，以便對熱虹吸管作熱性質上的定量 分析。另外，在可變的參數上如：熱負載，冷卻溫度，填充量等都有做詳細的探討。 而數值計算方面，則針對熱虹吸管在低負載下，蒸氣流內熱與動量的傳遞作簡單的計 算。 從流場的觀察上顯示，單氣泡出現之前，會有一段相當長時間的平穩狀態，當液體得 到足夠的過熱值，浸在里面的某一氣泡會迅速成長，其直徑可長到與加熱段尺寸相同 的大小。之後，氣泡上方液體會上沖而接擊頂部，其原因是氣泡內的壓力遠高於冷凝 段的壓力。然後液體落回加熱段，而再度平靜下來，此時噴泉沸騰便完成一次週期。 在面所測的結果顯示，週期會隨熱負載的升高，冷卻溫度的下降和填充量的減少而變 短，而噴泉沸騰強度則隨其工作流體壓力升高而增大。 在數值的結論是不穩定的浮力造成整個流場的旋轉和速度，溫度激烈的震蕩，實際上 ，流場已處於不穩定的過渡時期。在高雷諾數和高Gr數下更容易使流場及溫度場趨於 不穩定的過渡時期。