【毕业学位论文】（Word原稿）微通道中流动沸腾不稳定性和压降特性的研究-工程热物理

分类号 密级 学校代码 80149 编号 学 号 200428014924001 中国科学院研究生院 硕士学位论文 微通道中流动沸腾不稳定性和压降特性的研究 指导教师 研究员 博士 中国科学院广州能源研究所 申请学位 硕士 学科专业 工程热物理 论文提交日期 2007 论文答辩日期 2007 培养单位 中国科学院广州能源研究所 学位授予单位 中国科学院研究生院 答辩委员会主席 摘 要 I 摘 要 本文以甲醇为工质，在不同进口温度、质量流速、热流密度和倾角下低高宽比矩形微通道中流动沸腾不稳定性和压降进行了实验研究。 在宽广的参数范围内发现存在两类不稳定性：流量漂移静态不稳定性和压 力降型脉动动态不稳定性。分析发现由于实验段本身大长径比（ L/d = 实验段上游可压缩容积的存在，导致水动力曲线负斜率区压力降型脉动的发生。分析了进口温度、倾角、质量流量、热流密度等因素对不稳定性的影响，发现压力降型脉动的发生主要取决于质量流量、热流密度及进口温度三者的影响，得出了以热力学平衡质量含气率表示的脉动工况界限范围。 此外，对低高宽比微通道流动沸腾压降进行了实验研究，并分别采用均相模型和分相模型对通道压降进行了计算。对采用的六个公式进行了校验发现现有公式不能很好的预测本实验中微通道两相 压降。提出了一个新的考虑了通道尺寸和质量流量影响的微通道两相流动压降计算公式，计算结果显示预测精度高于前面所采用的六个公式，平均相对误差仅为 关键词 ：不稳定性；压力降型脉动；流量漂移；微通道；压降特性 微通道中流动沸腾不稳定性及压降特性的研究 in a of of as to of to in of of of on It is or on in is as In of in a of to in of A to in It of of on in in a is 目 录 录 摘 要 . I . 录 . 一章 绪 论 . 1 本课题的意义 . 1 两相流不稳定性分类和特征 . 2 流量漂移不稳定性 . 4 密度波型脉动 . 5 压力降型脉动 . 6 热力型脉动 . 7 微尺度两相流不稳定性研究综述 . 7 本文主要研究内容 . 10 第二章 微通道中流动沸腾不稳定性的实验研究 . 11 实验系统及方法 . 11 实验结果及分析 . 13 静态不稳定 . 13 典型流量漂移工况 . 13 流量漂移发生机理分析 . 14 动态不稳定 . 15 压力降 型脉动发生条件及机理 . 15 压力降型脉动的周期特性 . 19 压力降型脉动的振幅特性 . 20 系统各参数对脉动的影响 . 21 质量流量 . 22 进口温度 . 23 倾角 . 24 其他影响因素 . 24 不稳定性的比较分析 . 25 结 论 . 25 第三章 微通道中流动沸腾压降特性的研究 . 27 实验系统及方法 . 27 压降计算 . 27 数据处理 . 27 计算结果与讨论 . 33 结 论 . 38 符号说明 . 40 . 41 发表文章目录 43 致 谢 44 第 一章 绪 论 1 第一章 绪 论 本课题 的意义 气液两相流不稳定性广泛存在于锅炉、蒸汽发生器、热交换器、沸水反应堆，以及其他存在气液两相流动的设备中，是两相流和传热学研究的重要分支之一。气液两相流不稳定性是两相流系统中不希望发生的现象，它不仅会降低热力系统的运行性能，还对这些设备的安全构成威胁。主要的威胁表现在以下几个方面： 1) 由于不稳定性而引发的机械振荡，以及由于热工参数的周期性变化而导致设备的疲劳性破坏； 2) 周期性的脉动影响局部传热特性，可能使得沸腾危机提前出现，相当于降低临界热流密度； 3) 引起控制问题或导致系统失控。 一 般，在系统处于稳态时，系统的运行参数 (如质量流速、系统压差 )仅是空间坐标的函数，与时间变量无关。在两相流不稳定状态发生时，系统参数发生非周期性漂移或周期性振荡现象。这是由于含气率变化，浮力或者流体体积变化，导致沸腾流道振荡。实际系统中，这些运行参数会受到诸如湍动、汽化、两相流流型变化等扰动影响，使其偏离平衡态做随时间变化的波动，此时即可认为流动是不稳定的。 在现代核反应堆中，两相流的水动力不稳定性是一个重要的安全性问题，在一定的参数条件下，可能发生两相流不稳定性。这将导致系统中的流量和压力的脉动现象，也使 得系统的其他参数，如含汽率或空泡份额发生周期性脉动，并在系统中的汽和液中以不同传播方式发生反馈振荡，也引起系统传热发生振荡，从而危及反应堆的正常运行。 近年来， 由于微通道对沸腾换热具有显著的强化作用，而且结构紧凑，实现了许多工程应用中对装置结构小型化、一体化和功能化的要求，使得微通道在微电子冷却、核反应堆工程、航空航天和热能工程等众多领域获得越来越广泛的应用。由于微通道在强化换热的同时带来较大的压阻损失，所以压降是人们在实际设计中所关心的一个问题。而两相流不稳定性所引起的压力波动是人们关注的另一个问题，微通道中流动沸腾不稳定性及压降特性的研究 2 必 须对微通道不稳定性进行充分的研究认识以确保其应用的安全稳定性。 两相流不稳定性分类和特征 两相流不稳定性是流体的热工参数随时间变化的函数，是恒振幅或变振幅的流动振荡和零频率的流量漂移。在实际系统中，从试验和理论研究的广度出发，可以分为微观不稳定性和宏观不稳定性。微观不稳定性只发生在局部汽液界面。最典型的微观不稳定性有 稳定性和 稳定性 1,2。前者是两种不同密度的流体（如汽、液）在重力场的作用下，在一定条件下失稳；后者是当两种流体以不同的速度相对运动时，在界面产生的不稳定。 对两相流不稳定性而言，宏观的不稳定性是最主要的不稳定类型。 两相流不稳定性分为静态不稳定性和动态不稳定性。对静态不稳定性来讲，稳态条件下，系统参数只是空间变量的函数，只与系统本身的流动特性有关。然而，在实际系统中，还常常伴随着一些小扰动，这些小的扰动是推动静态不稳定性发生的根源。当系统受到外界小扰动时，系统参数从一个稳定状态变为另一个新的稳定状态，并在新的稳定状态建立新的平衡。动态不稳定性发生时，系统参数随着时间在一个恒定的范围内形成耦合并不断持续变化，这种变化与系统内两相流动参数的传热迟滞、热惯性和各种 反馈等因素有关。从本质上说，不稳定状态两相流动的参数都是时间的状态函数。 由于两相流不稳定性的重要性，尤其是核反应堆和其他蒸汽发生器如超临界变压运行锅炉机组的广泛应用，这个领域的安全问题就显得更加重要，因此许多学者都对两相流不稳定性进行了广泛深入的研究。 人们很早就对两相流不稳定现象开始认识和研究。早在 1909 年，德国的在试验中就发现管道内的两相流不稳定现象，最早对两相流不稳定性进行试验研究的报道是 1938 年， 对自然循环和强制循环系统中压差瞬时增加引起的管内流量 急剧减小的问题进行了试验研究。 上世纪五十年代，由于核工业技术在电力行业开始应用，核安全问题也就非常严重地摆在了人们的面前。同时，随着世界工业的发展，能源、动力、化工和石油第一章 绪 论 3 行业大量高压两相流装备相继采用，如果不能很好地解决两相流不稳定性问题，就会严重影响设备的安全运行，因此世界各国都对两相流不稳定性现象从机理、特征到理论分析进行了大量的研究，取得了丰富的试验研究和理论研究成果。由于不稳定性现象在数学上的强非线性特征，并且形成的机理非常复杂，直到今天，两相流不稳定性的研究仍然是一门相当年轻的科学分支。 在 1965 年根据不稳定性发生的机理和参数特征，将汽液两相流的不稳定现象分为三种类型，即：密度波型脉动 (压力降型脉动 (热力型脉动 (这种划分第一次明确了三种不同类型脉动的机理和发生条件，至今仍被两相流不稳定性研究广为应用。 1973 年 在总结了前人对各类不稳定性机理和试验分析的基础上，对各种不稳定性类型进行了更为详细的分析和划分， 不仅包括了 三种划分方法，而且包括其他几种不同类型的不稳定类型，如表 1 所示。 表 1 流动不稳定性分类 分类 类型 机理 特征 1. 静态不稳定性 纯 的）静态不 稳定性 1) 流量偏差或 稳定性 2) 沸腾危机型 in t| 不能有效地从受热面带走热量 流量突变，大幅改变到一个新的稳定的运行条件 壁面温度改变且流动振荡 本松弛 型不稳定 性 1) 流型转换不稳 定性 泡状流与环状流比较，空泡率小但压差大 周期性流型变迁且流量变化，或伴有排除和再充满可能性 合松弛 型不稳定 性 1) 爆沸、类喷泉声 或爆音 2) 冷凝爆沸 由于缺乏汽化核心，周期性调整亚稳态 汽泡生长和冷凝并周期性过热和急剧蒸发过程 由于冷凝和水涌入微通道中流动沸腾不稳定性及压降特性的研究 4 伴有水锤声 向下流动管内，造成气流周期性中断喷出 2. 动态不稳定 性 本（或纯 的）动态不 稳定性 1) 声波型脉动 2) 密度波 振荡 压力波共振 流量、密度和压降之间的延迟和反馈效应 高频 (10100压力波在系统中传播有关 低频 (1连续波通过的时间有关 合动态 不稳定性 1) 热力型脉动 2) 变化的传热系数与流体动态间的相互作用 空泡反应性与流动动态、传热耦合相互作用 在膜态沸腾时产生 仅当小燃料时间常 数和较低压力下发生 3) 并行通道不稳 定 在少量并行通道间的相互作用 多种模态的流量再分配 次复合 动态不稳 定性 1) 压力降型脉动 流量骤增激发流道和可压缩容积相互作用 极低频率 (周期性脉动 从目前的研究成果来看，对流量漂移不稳定（ 稳定）、密度波型不稳定、压力降型不稳定、和热力型不稳定的研究报道比较多，研究得比较充分。其中，密度波型脉动、压力降型脉动和热力型脉动也是最为常见和发生较多的两相流不稳定性类型。 流量漂移不稳定性 流量漂移又称 稳定性，其主要特征是稳态的流体受到扰动后，偏离第一章 绪 论 5 原来的流体流动工况，在另一个流量值下达到稳定状态重 新稳定运行，并不回到原来的稳定状态。这种不稳定性发生时，在系统的流量压差特性曲线上，存在有负斜率部分。当沸腾管段由欠热段、汽液两相段和单相的过热蒸汽段组成时，其流量压差特性曲线存在汽液两相的负斜率段。在该系统中，流量变化时，流道的压降变化大于系统中外加压力（通常是驱动泵或者自然循环压头）的变化时，这种不稳定性就会发生，发生不稳定的机理为： in t| 系统内部特性， 外部特性。 密度波型脉动 密度波型脉动 (加热系统存在两相流条件下最为常见的脉动类型。其显著特征是脉动周期较短。在沸腾流道受到扰动后，由于单位工质的焓增比率不同，流道内的流体密度发生高低不同的周期性变化。当这些周期性变化的两相混合物密度波动以波的速度传播时，就称为密度波型脉动。密度波型脉动是由流量、流体的密度和压降形成持续的振荡。 下面以沿管长均匀加热的、具有恒定热流密度和沿程阻力的沸腾管来说明密度波型脉动发生的机理。工质流体以恒定的速度流过均匀加热的流道时，由于热流密度恒定，蒸汽的产生量也为恒定。以一个工质单元作为描述对象，单相 液体，由于密度大，体积流量小，流过流道的时间长，蒸汽的产生量大。相反，两相混合物或蒸汽在管道内的停留时间短，吸热量小，因而蒸发量小。当液体到达出口时，密度低的两相混合物或蒸汽在其后到达，流速变大，后面的流体吸热量小，如此往复循环。因此，高密度和低密度的流体交替通过流道，流道的阻力也随着流体密度和速度的变化而发生变化，从而对进口流速发生了反馈，形成了周期变化的密度波型脉动。这种型式的脉动一般发生在沸腾流道的内部特性曲线的正斜率区和入口液体和出口两相流体密度相差很大的工况。试验表明，低频率的密度波型脉动周期是流 体流过流道时间的 12 倍。在一定的边界条件下，可使加热流道入口流量扰动与出口压力脉动的相位差为 180o，固定的压降反馈效应导致自持振荡。 微通道中流动沸腾不稳定性及压降特性的研究 6 在并行流道中，系统的总流量和总压差不变，在一定的条件下，可能发生自持的密度波型脉动，两管间的质量流速、压降做反相脉动，能量在两管或多管间进行交换，因此也称为管间脉动。 压力降型脉动 压力降型脉动 (静态不稳定和动态不稳定复合而成的，因而属于系统的脉动。脉动发生时，系统的流量、压差和压力都发生脉动。与密度波型脉动相比 教，其周期要大很多。压力降型脉动发生，有二个必须具备的条件： 1) 发生压力降脉动的系统特性曲线必须有负斜率区存在； 2) 在系统中，有提供脉动弹性空间的可压缩容积。 在加热两相流系统外部压头 变情况下，如果没有上游可压缩容积或脉冲箱，当系统运行在特性曲线的负斜率区时，流道流体受到扰动时，就有可能发生流量漂移，出现 稳定性。存在上游可压缩容积或脉冲箱时，当加热流道的入口流量受到扰动而减少，系统流道的蒸发率增高，流道沿程阻力增加，流量就会进一步减少。由于外部压头 变，脉冲箱内部分 流体进入加热流道，气体容积减少，压力升高，脉冲箱的压力和加热流道的流量呈三次曲线变化。与此同时，由于阻力增大，系统总流量也减少，但其减少量低于加热流道流量的减少，且其响应发生延迟，两者之间无法平衡，产生动态相互作用。一旦低密度的两相混合物流过流道，流动阻力减少，在脉冲箱内部压力和外加驱动压头联合作用下，大量流体又进入加热流道，流量漂移到流量特性曲线的右边单相段的正斜率区，流量增大，阻力升高，流量又沿该曲线下降，发生与上述相反的过程，出现压力的振荡现象。 发生压力降型脉动时，流道的流量沿着水动力特性曲线变化 ，在曲线的正斜率段，达到密度波型脉动条件时，也有可能伴随有密度波型脉动发生。 压力降型脉动发生时，试验段的流量、压力和压差呈同相脉动。压力降型脉动的周期由与压缩容积有关的时间常数决定。压力降型脉动周期一般都大于密度波脉动周期。 第一章 绪 论 7 在平行管中发生压力降脉动时，管间的质量流速、压差都随总流量和总压差做同相脉动。系统的总流量和总压差也发生脉动，因此也称系统的总体脉动。 热力型脉动 热力型脉动 (般发生在密度波型脉动之后或与密度波型脉动叠加出现，其主要特征是流量脉动的幅 值随时间变化，管壁温度发生大幅度波动。发生热力型脉动时，流量脉动周期与密度波相同，而壁温脉动的周期则大大超过流量脉动周期。流量脉动的幅值较小，而壁温脉动幅值很大。因此，热力型脉动是造成系统实际烧损的主要原因。 发生热力型脉动的机理是，在热力系统中，随着热负荷增加，流道内的干度不断增大，由于密度波型脉动的存在，流道内在流量脉动的波谷区域会出现膜态沸腾，管壁的液体层被蒸汽层取代，传热条件恶化，管壁温度上升；在流量脉动的波峰，过渡沸腾又取代了膜态沸腾，传热条件改善，管壁得到了一定程度的冷却，管壁温度下降。对加热 流道的某一确定点，膜态沸腾和过渡沸腾交替出现，管壁温度随之发生周期性的波动。由于管壁材料的热惯性，使管壁温度变化有较长时间的滞后，形成较大的壁温脉动周期和较大的脉动幅值。 微尺度两相流不稳定性研究综述 由前述所知，两相流不稳定性系统的参数随时间发生变化，因此具有典型的非线性特征。由于非线性问题的复杂性和数学上的困难，在实际的研究工作中，为了使得研究问题简化，往往忽略参数的瞬时特性，只研究时间平均的静态特性。在当时的两相流设备中，参数的瞬时特征也不是主要问题。到五十年代末六十年代初，设备逐步向高参数大容量发 展，特别是核动力工业的发展，两相流不稳定的研究工作逐渐受到重视，得到了很大的发展。近三十年来，随着两相流各方面的研究的不断深入，世界各国对两相流不稳定性进行了大量的试验与理论研究工作，从不稳定的分类到不稳定性发生的机理；从静态不稳定到动态不稳定；从经验关系式到描述不稳定性特征的物理模型与守恒方程；从试验研究到数值分析和数值计算等一系列微通道中流动沸腾不稳定性及压降特性的研究 8 问题都进行了不同程度的研究工作。 到目前为止，从研究进程、深度和范围来看，对两相流不稳定性的研究工作大致可以划分为三个阶段： 1) 在五十年代到七十年代时期，主要是对不稳定 性现象的产生机理和脉动特征进行了大量的试验研究，也进行了部分以简单模型为基础的理论研究。 2) 七十年代以来，新的不稳定性现象不断发现，研究结果表明，不稳定性不仅发生在沸腾系统中，而且也发生在两相凝结系统。不稳定性的特点是多样性、多变性、复杂性、组合性和不平衡性，呈现了复杂的非线性特性，这主要来自于轻水反应堆的应急堆芯冷却系统投入后的瞬态和事故运行工况。在这一时期，经典两相流不稳定性研究比较充分，发展了各种预测稳定域的模型和方法。 3) 八十年代以后，由于数学科学的发展，出现了大量新的理论模型和解决非线性问题的方法，给不稳定性的理论研究带来了更加广泛的前景。同时，计算机科学的发展使得计算数学得到了突飞猛进的进展，各国学者利用这个有力的计算工具研究发展了大量的模拟和预报不稳定性发生的过程的软件，如美国的 。同时，对试验的研究也不断深入，不仅仅局限于对实际工况进行模拟研究，而且逐渐采用了全尺寸设备型式在全参数工况条件下进行试验研究。这样的研究数据覆盖了实际运行的参数范围，结果更加可靠，能够对工程应用进行全面的指导。为发展新一代固有安全液冷反应堆，还开展了对系统所采用 的各种非能动冷却系统瞬态特性和事故特性研究。例如：低温核供热堆、先进反应堆(液冷快堆 (一体化反应堆以及直流蒸发器应用等的动态特性研究。 总之，进行两相流不稳定性研究的目的就是对不稳定性现象发生的机理进行研究和分析，找出影响不稳定性发生时的系统参数及其特征的影响，通过理论分析和试验结果相比较，得到各类不稳定性类型的发展规律和特点，能够对实际的工程设备提供可靠性的设计准则和安全界限。 微尺度不稳定性的研究在很大程度上借鉴了大尺度不稳定性的研究成果。 已有文献对微通道内流动沸腾压降和不稳 定性进行了实验研究。 7对六个并联微通道中流型研究发现，由于气泡扩张推动气液界面同时向进口和出口迅速移动，第一章 绪 论 9 微通道中出现倒流现象。 对微通道蒸发器的研究中也观察到了大幅度波动现象。 9以水为工质在并联微通道进行了流动沸腾实验研究，证实了高热流密度下微通道中发生了倒流和再充满现象。 Qu 10报道了压力降型脉动和并行通道不稳定性两种不稳定现象。 11 围的环形窄隙通道 内进行了流动不稳定性起始点 临界热流密度 实验研究，给出了 预测关系式。他们发现在低热流密度下随缝宽增大， 的发生提前。当热流密度一定时，不凝性气体的存在使得在相对高的质量流速下发生 加热流密度、流体进口温度和降低系统压力会导致 12研究了对当量直径为 899 m 单通道内发生的两类流动行为：一种是稳态的压降小幅度波动，无固定频率；另一种是不稳定的两相流动，压降存在大幅度波动，脉动频率在 间。稳定与不稳定取决于热流密度和质量流速两个控制参数。 13对不同热流密度下的两相压降进行了测量，发现不稳定现象出现在水动力曲线的第一区。其波动幅度随进口雷诺数的减小而增高。 14对微通道热沉进行了静态不稳定和动态不稳定的实验研究。以水为工质，发现 生在工质出口温度为 93 96 的条件下，略低于实验段出口压力对应的饱和温度。一旦质量流速低于 对应值，观察到三种脉动现象：大幅度 /长周期脉动，小幅度 /短周期脉动，以及这两种脉动的叠加。他们对脉动现象和机理给出了解释。 此外， 15 16也对窄缝通道中两相流动不稳定性进行了研究。最近， 7对微通道两相流动不稳定性的研究进展做出了很好的综述，其研究认为，不同尺度通道中两相流动都会发生不稳定性，对于微通道而言，包括单通道和并联通道，不稳定性的机理是由于微通道中发生间歇性蒸干时蒸汽膨胀回流，在通道进口段可压缩性作用下，出现了周期性压力波动。波动的出现是惯性力与蒸汽回流压力相互作用的结果。 文献 18微通道中两相压降进行了详细研究。 绝大多数的实验结果表明，常规通道中的压降计算公式不 能用来预测矩形窄通道中的压降。 8对狭缝尺寸为 窄通道中气液上升流流型和压降进行了研究，认为系式可以用来预测两相摩擦倍增因子，但无法反应质量流速的影响。并提出两相摩擦倍增因子主要取决于气相表观速度，受液相表观速度和通道微通道中流动沸腾不稳定性及压降特性的研究 10 宽度影响较小。 9对不同高宽比和倾斜角的通道进行了实验 ,发现在低液相表观速度和高倾斜角时 系式不能用来计算实验压降，并提出新 的基于分相模型的计算式。 20同样报道了质量流速对两相摩擦倍增因子的影响。 21和 22研究了通道尺寸的影响，并提出了以水利直径函数形式表达的 C 值计算式。 Qu 10利用这一公式进行的计算显示平均相对误差仅为 是现有公式中最好的。 3对不同高宽比矩形通道进行了一系列气液两相流动实验，提出了同时考虑通道直径和质量流速影响的新的 C 值计算式， Qu 10和 24的研究都表明，该计算式具有较好的准确性。此外， 25和 i26， 27对微 /小通道两相流动压降进行的研究亦表明现有的压降计算式不能用来预测微 /小通道中两相压降。 本文主要研究内容 本文以甲醇为工质，对低高宽比矩形微通道内流动沸腾不稳定性和压降进行了实验研究， 采用时域法，对发生两相流不稳定性的条件进行理论分析，研究影响不稳定性的各个系统参数，并判断压力降型脉动发生的边界 ，对进一步认识微通道内流动传输特性有重要意义。其次，对现有压降预 测公式预测精度进行了校验，且提出了能够很好预测本实验中压降数据的计算公式。 第二章 微通道中流动沸腾不稳定性的实验研究 11 第二章 微通道中流动沸腾不稳定性的实验研究 实验系统及方法 实验系统如图 1 所示。以高压氮气驱动储液罐中甲醇工质在实验回路中流动，工质由储液罐出口经过滤器进入实验段。位于微通道下方的电加热棒在给定功率下对通道进行加热，工质以单相或两相状态流出实验段后经冷凝器冷却，进入收集容器收集称量。加热功率由数字功率计与变压器来调节，精度可达 用电子秤精度为 表精度为 液罐底部布置了恒温控制单元，控制工质以不同 进口温度进入实验段，控温精度为 。通过精度为 压传感器监测储液罐底部压力，可实现恒定压力供液。实验系统核心部分是带有长宽高为 87低高宽比微通道的不锈钢实验段。为实现对壁温的测量，在槽道下方 处沿流动方向均匀布置 8 根 K 型热电偶(在 布置两根 K 型热电偶 (其精度为 。实验段进出口温度采用 K 型热电偶测量，压降由 压传感器测量。所有温度、压力、压差信号由数据采集系统传输到计算机中记录 。整个实验段固定在一个可调角度的转角平台上，可使实验段在不同倾角下进行实验，实验段处于水平时倾角为 0，垂直时为 90。实验段如图 2 所示。 实验时保持供液压力恒定，首先将储液罐中工质加热到所需进口温度，调节氮气瓶减压阀及高精度减压阀使甲醇工质以预定流速进入实验段，工质在实验段微通道中受热以不同相态流出出口。在实验段加热控制部分，通过热量估算首先将工质加热到 58 左右，然后，调节加热功率每次增加 2w，使微通道出口工质由单相液态变为两相直至达到过热或蒸干。实验参数范围为：实验段倾角 0、30、 60、 90； 工质进口温度 30 、 40 、 50 ；储液罐供液压力 应实验段中未沸腾时单相压降为 2 4热流密度为 w量流速为 kg 微通道中流动沸腾不稳定性及压降特性的研究 12 P P . . . . . . 1 0c o n d e n s e u t l e ti n l e tj o i n t p i p ep r e s s u r e r e g u l a t o r v a l v ef i l t e rd a t a a c q u i s i t i o n s y s t e e a t i n g i n s t a l l a t i o nn i t r o g e n c y l i n d e h e r m o s t a t i c c o n t r o l l e rc o l l e c t i n g t a n km o d u l e o f h e a t c o n t r o l a n d d i s p l a ye x p e r i m e n t a l s e g m e n tP o u 图 m i c r o c h a n n e lt h e r m o c o u p l e j a c kh e a t i n g r o do u t l e ti n l e ts t o r a g e p o o ls t a i n l e s s s t e e lg l a s s c o v e r - p l a t es e a l g r o o v es t o r a g e p o o 微通道中流动沸腾不稳定性的实验研究 13 根据上述各测量仪器的精度及控制参数的范围，温度 T ，压差 p ，质量流速 G ，热流密度 质量含气率 X 的测量误差分 别为 实验结果及分析 本实验中，主要发现了两类不稳定性：流量漂移静态不稳定性和压力降型脉动动态不稳定性。实验以甲醇做工质，研究了供液压力、热流密度、进口温度和倾角四个参数对流动沸腾不稳定性的影响。发现动态不稳定性主要在 40 和50 进口温度工况下，脉动时处于流动特性曲线负斜率区。动态不稳定性中也会叠加流量漂移静态不稳定性。而 30 进口温度的各工况主要发生流量漂移不稳定性，流量漂移中也会叠加动态不稳定性。 静态不稳定 流量漂移静态不稳定性主要在 30 进口 温度时发生，其发生与倾角无关，在水平和垂直实验系统中都观察到了流量漂移不稳定性。一旦发生流量漂移导致流量下降，在原加热功率不变情况下，系统含气率增加导致阻力增加，系统逐