[发明专利]一种用于电场干扰下并联小通道临界热流密度的预测方法

摘要

本发明是一种用于电场干扰下并联小通道临界热流密度预测方法，其特点是，包括：实验数据的采集与预处理、无量纲电场力的定义和临界热流密度预测公式的提出等步骤，通过判定干涸点出现后对应温度下的热流密度为临界热流密度，对采集到的温度进行计算分析，得出实验临界热流密度；通过无量纲电场力的定义，即无量纲数来提高预测方法的适用性和精确度；通过临界热流密度预测公式的提出验证了预测模型的精确度在±15％，能够为电场干扰下的并联小通道临界热流密度的预测提供一个合适的理论预测模型。具有科学合理，适用性强，能够满足预测精度要求等优点。

主权项

1.一种用于电场干扰下并联小通道临界热流密度预测方法，其特征是，它包括以下步骤：1)实验数据的采集与预处理在通道底部安装八个PT100热电偶，监测通道在加热过程中底部温度的变化，在通道进出口安装两个进出工质测温设备，设置采样时间为420s，采样频率为1秒采集3个温度值，当通道内出现干涸点后且温度在3min内的波动不超过±0.3℃时，判定干涸点出现后对应温度下的热流密度为临界热流密度，对采集到的温度进行计算分析，得出实验临界热流密度，计算为公式为：λ为通道的导热系数，W/m·K；T_dn为通道底座下部温度，℃；T_up为通道底座上部温度，℃；δ为通道底座上部温度测量位置与下部温度测量位置的间距，m；2)无量纲电场力的定义由于电场力的作用需要引入无量纲电场力，即无量纲数来提高预测方法的适用性和精确度，定义无量纲电场力，即无量纲数；在考虑到电场大小对临界热流密度变化有较大影响的情况下，用一个无量纲数来表征电场力E的大小，为(2)式：式中：ε是介电常数，C²/N·m²；U是电压值，V；σ是工质表面张力，N/m²；L是通道长度，m；3)临界热流密度预测公式的提出除了需要考虑电场力的影响，流量的大小和通道换热系数的变化也影响着通道临界热流密度的变化，因此在临界热流密度表达式中还需要有雷诺数Re和努赛尔数Nu，定义式为：式中：u为工质速度，m/s；d_e为水力直径，m；γ为运动粘性系数，Pa·s；h为换热系数KW/m²·K；δ为壁面厚度，m；λ为导热系数，KW/m²·K；通过计算实验中得到物性参数得出无量纲电场力，雷诺数和努赛尔数，对实验得到的临界热流密度进行拟合，得到求解临界热流密度预测公式为：q_chf＝Gh_lfE^0.13767Re^0.1969Nu^‑1.4955               (5)式中q_chf为通道临界热流密度，W/m²；G为工质流量，Kg/m²·s，h_lf为汽化潜热，J/kg。