蒸发冷却EC系统中的池沸腾现象及其影响因素

蒸发冷却EC系统利用液体蒸发的吸热效应来提高发动机的热效率和性能。

问题一：什么是池沸腾？它与流动沸腾有何区别？

答案一：池沸腾是指在没有外部流动或搅拌的情况下，在受热表面附近的薄层中发生的沸腾现象。而流动沸腾则是在存在叠加流动或搅拌的情况下发生的沸腾。两者之间的区别在于流动沸腾中存在流体运动，而池沸腾中没有。

问题二：池沸腾的基本原理是什么？

答案二：池沸腾的基本原理是在受热表面温度高于液体的饱和温度时，液体发生沸腾，产生蒸汽泡并释放热量。当液体温度低于饱和温度时，仍会发生过冷沸腾，但只在紧邻受热表面的薄层中发生。

问题三：池沸腾的热通量与过冷温度之间的关系如何？

答案三：在轻微的超温情况下，热通量与过冷温度之间的关系可以使用自由对流的单相传热关系来描述。随着过冷温度的增加，单个气泡开始在成核位置形成并上升穿过液体，标志着核沸腾状态的开始。随着过冷温度的进一步增加，蒸汽泡的产生增加，流体运动相应增加，热通量也增加。在过冷温度约为10°C时，发生从单个气泡形成到出现大型蒸汽柱的转变，此时热通量达到最大值。

问题四：池沸腾的热通量是否会随着过冷温度的继续增加而继续增加？

答案四：在过冷温度约为10°C的拐点处，热通量达到最大值，随后随着过冷温度的增加，热通量会减少。当过冷温度较高时，会出现过度沸腾，表面会被稳定的蒸汽薄膜覆盖，导致热通量的减少。最小热通量出现在所谓的”Leidenfrost温度”处。

问题五：池沸腾中还有哪些因素会影响热通量？

答案五：除了过冷温度，池沸腾中热通量还受到表面特性的影响。在泡核沸腾状态下，热通量还取决于表面特性。此外，对于较大的过冷温度值，辐射效应也变得重要，需要在传热计算中考虑。