佘陽(yáng)梓，蔣彥龍

（1.蘇州工業(yè)園區(qū)服務(wù)外包職業(yè)學(xué)院，蘇州 215000；2.南京航空航天大學(xué)飛行器環(huán)境控制與生命保障工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210016）

噴霧冷卻技術(shù)是換熱領(lǐng)域最為高效的手段之一，有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和前景。其中以液氮作為工質(zhì)的噴霧冷卻，被用于低溫風(fēng)洞、高溫超導(dǎo)、機(jī)械加工、航空航天、冷凍醫(yī)療和電子工業(yè)等諸多行業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域。

工程中低溫風(fēng)洞通過(guò)液氮噴霧快速降低氣流溫度，以獲取高雷諾數(shù)［1］，是目前最經(jīng)濟(jì)有效的途徑。美國(guó)國(guó)家跨聲速風(fēng)洞［2］和歐洲跨聲速風(fēng)洞［3］均采用的是液氮噴霧冷卻獲取低溫。在環(huán)境冷卻領(lǐng)域，液氮噴霧冷卻還在地面模擬空間環(huán)境，火災(zāi)抑制和煤礦冷卻等方面得到應(yīng)用，針對(duì)環(huán)境冷卻的液氮噴霧冷卻實(shí)驗(yàn)主要研究的是液氮的霧化效果、霧化噴射距離等參數(shù)［4］。在機(jī)械加工和材料技術(shù)上，鎂合金表面利用激光表面熔凝技術(shù)進(jìn)行改性時(shí)，用液氮加以輔助冷卻，改性層的耐腐蝕性得到了顯著提高［5］。在高溫超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，研究人員發(fā)現(xiàn)很多金屬氧化物半導(dǎo)體在液氮溫度上的工作性能有極大提高，因此將液氮用于電子設(shè)備的冷卻不但能帶走設(shè)備工作產(chǎn)生的高熱流，還能提高設(shè)備的性能［6?7］。相比傳統(tǒng)的換熱，液氮噴霧冷卻可以獲得更高的換熱能力、表面溫度均勻性更好，同時(shí)無(wú)沸騰滯后性，保證了設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

目前液氮噴霧冷卻性能的研究方向?yàn)橐旱獓婌F特性、液氮噴霧換熱性能這兩方面，主要手段有實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。

在液氮噴霧特性方面，西安交通大學(xué)的學(xué)者做了較為深入的研究。他們從噴嘴特性、噴霧壓力和工質(zhì)物性等多個(gè)方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和分析。文獻(xiàn)［4］用高速攝像機(jī)記錄了實(shí)心錐形渦流噴嘴WL32（直徑3.18 mm）和細(xì)霧噴嘴P66（直徑1.68 mm）的噴霧場(chǎng)，并用激光粒度分析儀分析了噴霧液滴直徑，發(fā)現(xiàn)噴嘴孔徑較大的噴嘴形成的液氮液滴顆粒密度大，并且具有更高的速度和噴霧距離，但是噴霧角度較小，并且噴霧角度隨噴霧壓力的增大明顯縮小。Liu 等［8?9］研究了噴霧壓力差對(duì)粒徑分散度和霧化均勻性的影響，發(fā)現(xiàn)壓力差增大可以提高較細(xì)液滴的數(shù)量，并且增大霧化的均勻性，但是噴霧場(chǎng)收縮明顯；另外還將液氮噴霧和水噴霧做了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)由于黏度的差異，液氮的流量系數(shù)隨壓力差增大而增大，水則有輕微的反向趨勢(shì)；同時(shí)噴嘴直徑對(duì)液氮的流量系數(shù)有影響，低壓差時(shí)，大直徑噴嘴的流量系數(shù)高于小直徑，高壓差時(shí)，兩者的差異減小。

在液氮噴霧換熱性能方面的研究主要集中在表面過(guò)熱度、換熱效率、換熱系數(shù)和臨界熱流密度等參數(shù)的研究。Tilton 等［7］用全錐型噴嘴垂直向上噴霧冷卻加熱器的實(shí)驗(yàn)，研究了液氮噴霧冷卻中的薄膜蒸發(fā)過(guò)程。最終在其研究的參數(shù)范圍內(nèi)，系統(tǒng)的換熱特性變化不大，表面溫度低于83 K 時(shí)，熱流密度達(dá)到75 W/cm2，并且隨著熱流密度的增加，薄膜蒸發(fā)增加有利于更有效的傳熱機(jī)制。Awono?rin［10］針對(duì)液氮噴霧在穩(wěn)定膜沸騰條件下的傳熱性能研究，結(jié)果表明，隨著壁面過(guò)熱度的增加，壁面過(guò)熱度的去除量增加，換熱系數(shù)減小。換熱系數(shù)隨質(zhì)量流量的增大而增大，隨液滴尺寸的減小而減小。壁面過(guò)熱度為200 K 時(shí)的換熱系數(shù)約為160～170 W/（m2?K），壁面過(guò)熱度為450 K 時(shí)的換熱系數(shù)h約為90～110 W/（m2?K）。Sehmbey 等［6］用4種不同噴嘴（TG0.3，TG0.5，TG0.7，F(xiàn)L13）在不同壓力下進(jìn)行了噴霧實(shí)驗(yàn)，繪制各個(gè)噴嘴在不同流量下過(guò)熱度和熱流密度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)臨界熱流密度（Critical heat flux，CHF）隨流量增大而增大，在相同情況下，CHF 隨噴嘴尺寸的減小而增大。并且獲得了實(shí)驗(yàn)條件下液氮的最大CHF，為165 W/cm2。文獻(xiàn)［11］進(jìn)行了間歇液氮噴霧實(shí)驗(yàn)，間歇噴霧冷卻促進(jìn)相變并有效利用冷卻劑，并有助于保持使用相同的冷卻劑表面溫度的變化范圍。最終結(jié)果顯示：在高溫區(qū)，表面溫度的波動(dòng)受熱流的影響比表面溫度的影響更大，較高的熱流有利于較低的波動(dòng)。在低溫區(qū)，高熱流密度和低表面溫度有利于降低溫度波動(dòng)值。

在數(shù)值模擬的研究方面，主要是建立液氮噴霧的流動(dòng)傳熱模型。RUAN 在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了低溫風(fēng)洞液氮噴霧模型，利用拉格朗日?歐拉方法，模擬風(fēng)洞內(nèi)有230 個(gè)噴嘴的陣列噴霧情況。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比對(duì)，偏差在20% 的范圍內(nèi)［1，12］。文獻(xiàn)［13］建立瞬態(tài)傳熱模型，求解液滴蒸發(fā)關(guān)聯(lián)式，并對(duì)傳熱傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行時(shí)間迭代，得出噴霧冷卻過(guò)程的溫度和壓力的傳遞規(guī)律，提出大直徑液滴具有較長(zhǎng)壽命，較高環(huán)境溫度會(huì)降低液滴壽命；而低壓閃蒸對(duì)液氮液滴的壽命影響不大。通過(guò)流量的調(diào)節(jié)，液氮噴霧可以變成連續(xù)噴霧和間歇噴霧，并且流量、壓力、溫度對(duì)噴霧的變化頻率有影響。這個(gè)結(jié)論對(duì)于液氮噴霧系統(tǒng)的熱管理有著重要意義。文獻(xiàn)［14］采用有限體積元法，模擬了單一液氮液滴撞擊熱沉表面的動(dòng)力學(xué)特性，研究了潤(rùn)濕接觸系數(shù)的變化規(guī)律，以及潤(rùn)濕接觸系數(shù)對(duì)固液制冷劑傳熱的影響，提出了液滴的We 數(shù)越大，液滴鋪展能力越強(qiáng)。趙可等［15］采用Level Set?VOF 方法建立單液氮滴撞擊壁面的數(shù)值模型，研究了壁面潤(rùn)濕性、撞擊速度和壁面溫度對(duì)于液氮液滴撞擊壁面后運(yùn)動(dòng)變化的影響，提出了增強(qiáng)壁面潤(rùn)濕性、提高撞擊速度有利于液滴在壁面的鋪展，同時(shí)提高壁面溫差有利于提高熱流密度。

綜上所述，相比于其他冷卻工質(zhì)而言，液氮噴霧冷卻技術(shù)的研究，國(guó)內(nèi)外的成果并不是特別豐富。近年來(lái)國(guó)內(nèi)方面主要是由西安交通大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)開展，主要是針對(duì)液氮的噴霧狀態(tài)和噴霧特性，用于低溫風(fēng)洞空間冷卻技術(shù)，沒(méi)有涉及表面換熱特性。而國(guó)外對(duì)于液氮噴霧冷卻實(shí)驗(yàn)研究的報(bào)道較少，并且對(duì)該課題缺乏系統(tǒng)性研究。本文通過(guò)搭建液氮噴霧冷卻實(shí)驗(yàn)臺(tái)，改變噴霧參數(shù)，對(duì)液氮噴霧冷卻進(jìn)行相關(guān)研究，進(jìn)而揭示低溫工質(zhì)的噴霧冷卻特性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探索噴霧冷卻的換熱機(jī)理和影響機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置和重要部件

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1 所示。液氮噴霧實(shí)驗(yàn)對(duì)于環(huán)境溫度的變化非常敏感，因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了內(nèi)、外兩個(gè)噴霧腔，內(nèi)腔氣化后的低溫氮?dú)獬錆M內(nèi)外腔的夾層，形成一個(gè)低溫環(huán)境，降低外部環(huán)境溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，如圖2 所示。外腔為用鉸鏈聯(lián)合的兩個(gè)半圓柱腔體，方便實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拆裝操作；內(nèi)腔采用無(wú)縫鋼管整體焊接，確保實(shí)驗(yàn)中噴霧環(huán)境的穩(wěn)定。內(nèi)外腔和整體管道均采用厚度為5 cm 的聚氨酯發(fā)泡材料保溫，并用鋁箔膠帶纏繞，進(jìn)一步確保實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的保溫效果。模擬熱源是實(shí)驗(yàn)的核心部件，采用的是薄膜電阻模擬熱源，結(jié)構(gòu)如圖3 所示。模擬熱源分為加熱基底和薄膜電阻，并用導(dǎo)熱硅膠將這兩部分粘連。加熱基底采用厚度為3 mm 的氮化鋁陶瓷片，導(dǎo)熱率為260 W/（m·K），表面粗糙度值Ra為1.63 μm，四周鉆有直徑1 mm 的孔，用于布置熱電偶。薄膜電阻采用厚度為0.1 mm 的鐵鉻鋁電阻片，電阻率為1.23×10-6Ω·m。測(cè)得實(shí)驗(yàn)中采用的鐵鉻鋁電阻片阻值約為0.7 Ω 左右。用高溫導(dǎo)線將鐵鉻鋁電阻片接入到直流穩(wěn)壓電源中，完成模擬熱源的布置。和傳統(tǒng)的銅柱加熱式模擬熱源不同，薄膜電阻具有更好的熱穩(wěn)定性和熱響應(yīng)性，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的響應(yīng)和穩(wěn)定時(shí)間在2 s 以內(nèi)。實(shí)驗(yàn)采用spray 公司的TG6.5 型噴嘴，參數(shù)見表1。

表1 噴嘴參數(shù)表Table 1 Nozzle parameters

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.1 Schematic of the experimental setup

圖2 噴霧腔結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Schematic of the spray chamber

圖3 模擬熱源結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure of the heat sink

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（1）系統(tǒng)排空。打開氮?dú)馀艢忾y和3 個(gè)低溫閥，排氣10 min 后關(guān)閉排氣閥。這一步是將系統(tǒng)內(nèi)的空氣排出，以防止水蒸氣凝而造成冰堵。

（2）系統(tǒng)預(yù)冷。打開所有低溫閥，對(duì)系統(tǒng)預(yù)冷，并啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。當(dāng)管道上的溫度傳感器顯示溫度在78 K 左右，預(yù)冷完成。

（3）流量調(diào)節(jié)。關(guān)閉旁通低溫閥，調(diào)節(jié)主管道閥門直到獲得實(shí)驗(yàn)需要的流量。

（4）熱流輸入調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的電流和電壓輸入，等待系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，記錄數(shù)據(jù)。然后改變電壓和電流值，重復(fù)上述操作。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)液氮出口流量波動(dòng)在3%左右，出口壓力穩(wěn)定波動(dòng)在1%左右。實(shí)驗(yàn)參數(shù)見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)Table 2 Experimental parameters

2 數(shù)據(jù)分析和結(jié)果討論

2.1 熱沉表面溫度和換熱系數(shù)的計(jì)算

采用薄膜電阻模擬熱源，使得熱響應(yīng)時(shí)間很短，系統(tǒng)可以很快達(dá)到熱平衡，因此可以用傅里葉一維導(dǎo)熱定律進(jìn)行計(jì)算［16?17］

式中：Tw-Tsat為過(guò)熱度。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

圖4 給出了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱流密度和熱沉表面過(guò)熱度之間的關(guān)系曲線。從圖4 可以看出，隨著熱流密度的增加，表面過(guò)熱度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。根據(jù)曲線發(fā)展的斜率（見表3），可以將過(guò)熱度隨熱流密度的變化分為3 個(gè)部分，即過(guò)熱度緩慢增加、過(guò)熱度明顯增加以及過(guò)熱度迅速增加區(qū)域，并且和換熱面積的大小關(guān)系密切。工況1 和工況3 的換熱面積為1.13 cm2，工況2 和工況4 的換熱面積為2.54 cm2。前者在過(guò)熱度為5 K 和11 K 左右時(shí)發(fā)生明顯的斜率變化，后者則在2.5 K 和6 K 左右發(fā)生。

圖4 過(guò)熱度和熱流密度關(guān)系曲線Fig.4 Curves of heat flux and superheat

表3 曲線斜率區(qū)間分布Table 3 Slope range of each curve at corresponding tem?perature

曲線斜率的變化反映了液氮噴霧冷卻在換熱過(guò)程存在3 個(gè)階段。在第1 個(gè)階段，液氮噴霧在熱沉表面形成液膜，液膜內(nèi)開始形成氣泡，這個(gè)階段，對(duì)流換熱和沸騰換熱耦合影響換熱過(guò)程。第2 階段，大量氣泡形成，換熱進(jìn)一步強(qiáng)化。由于液氮極易氣化，同時(shí)液膜很薄，這個(gè)區(qū)域存在極短并且對(duì)過(guò)熱度極為敏感，一旦過(guò)熱度上升，液膜內(nèi)大量液氮發(fā)生核沸騰，迅速進(jìn)入到第3 個(gè)區(qū)域。第3 個(gè)區(qū)域，核態(tài)沸騰加劇，大量氣泡在熱沉面匯集，并會(huì)形成間斷性局部氣膜覆蓋在熱沉表面，使得過(guò)熱度增加迅速［18］。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，第3 區(qū)域末期的狀態(tài)很不穩(wěn)定，隨時(shí)會(huì)越過(guò)萊登佛羅斯特（Leidenfrost）點(diǎn)，進(jìn)入膜態(tài)沸騰。

分別對(duì)比工況1、3 和工況2、4 發(fā)現(xiàn)，流量對(duì)于過(guò)熱度變化趨勢(shì)的影響主要在換熱第1 階段和第2階段前期（如圖4 中虛線以下部分），提高噴霧流量能夠減緩過(guò)熱度增加的速率，相比于工況1 和工況2，工況3 和工況4 的曲線出現(xiàn)了向右的偏移。增大流量導(dǎo)致更多的液氮液滴沖擊到換熱表面，換熱得到了強(qiáng)化，因此出現(xiàn)在相同熱流密度的情況下，大流量工況的過(guò)熱度明顯小于小流量工況。但是當(dāng)進(jìn)入第2 階段后期和第3 階段，換熱表面形成的局部氣膜阻止了液滴對(duì)換熱面的沖擊，因此噴霧流量的增加則對(duì)過(guò)熱度的發(fā)展沒(méi)有很大影響。

分別對(duì)比工況1、2 和工況3、4 發(fā)現(xiàn)，在給定高度的情況下，對(duì)于相同的熱流輸入，熱沉面積小則過(guò)熱度發(fā)展緩慢，即換熱效果越好。其原因在于熱沉面積越大，液氮噴霧對(duì)熱沉面的有效沖擊越發(fā)散［19］。圖5 示意了熱沉尺寸、高度和噴霧覆蓋之間的關(guān)系。噴嘴對(duì)于液氮顆粒的霧化存在中間密集邊緣稀疏的分布不均勻性，因此同樣高度下，大面積的熱沉在單位面積上受到的液氮液滴顆粒沖擊的頻次和強(qiáng)度遠(yuǎn)小于小面積的熱沉，尤其是在熱沉邊緣位置。而熱沉表面的干涸最先在邊緣開始，并且這種干涸會(huì)加劇整個(gè)表面干涸的過(guò)程［20?22］，因此大尺寸熱沉較之小尺寸熱沉的表面溫度升高更快。

圖5 熱沉面積和噴霧覆蓋度示意圖Fig.5 Diagram of the size of the heated wall and the impact area coverage of the surface

圖6 給出了工況1 和工況2 在達(dá)到臨界點(diǎn)后保持定熱流輸入時(shí)過(guò)熱度的發(fā)展變化。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，達(dá)到CHF 點(diǎn)后保持熱流恒定輸入，這時(shí)過(guò)熱度迅速增加。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)表面過(guò)熱度達(dá)到一定值后，過(guò)熱度增加減緩，并最終達(dá)到穩(wěn)定，系統(tǒng)進(jìn)入膜態(tài)沸騰階段。從圖6 可以看出，達(dá)到穩(wěn)定的過(guò)熱度很大，達(dá)到130～200 K，這個(gè)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了實(shí)驗(yàn)預(yù)期設(shè)定的溫度值。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)工質(zhì)是液氮，即便過(guò)熱度很大，整個(gè)系統(tǒng)溫度仍然較低，實(shí)驗(yàn)件燒毀的風(fēng)險(xiǎn)低，但是如果是在工程應(yīng)用上，如此高的過(guò)熱度顯然會(huì)造成重大問(wèn)題。圖7 給出了過(guò)熱度隨時(shí)間的變化。圖7 可以看出，一點(diǎn)到達(dá)了臨界點(diǎn)，過(guò)熱度的增加速率很大，表面溫度迅速升高，并且呈階梯式上升。

圖6 臨界點(diǎn)時(shí)過(guò)熱度和熱流密度關(guān)系曲線Fig.6 Curves of heat flux and superheat at CHF

圖7 表面過(guò)熱度隨時(shí)間的變化曲線Fig.7 Curves of time and superheat

圖8 給出了換熱系數(shù)隨過(guò)熱度變化的曲線。從圖8 可以看出，換熱系數(shù)先迅速增大，然后逐漸減小。在傳熱初始階段，以單相對(duì)流為主，這個(gè)時(shí)候換熱系數(shù)較小。隨著過(guò)熱度的增加，傳熱進(jìn)入核態(tài)沸騰，換熱系數(shù)增大。隨著核態(tài)沸騰的發(fā)展，換熱系數(shù)先增大到最大值，然后緩慢減小。這是由于液氮液膜很薄，傳熱面積小，在核沸騰過(guò)程中產(chǎn)生的液氮?dú)馀萑菀自跓岢帘砻鏀U(kuò)散，形成局部氣膜，引起局部氣膜沸騰，影響傳熱效果。

圖8 換熱系數(shù)變化曲線Fig.8 Curves of heat transfer coefficient

對(duì)比工況1、2 和工況3、4 發(fā)現(xiàn)，噴霧流量基本保持不變時(shí)，增加換熱面積，換熱系數(shù)減小，這是因?yàn)樵黾訐Q熱面積降低了單位面積液氮粒子的沖擊頻率。當(dāng)面積增加時(shí)，必須增加流速以確保傳熱效果保持不變或增加，如工況1 和工況4。同時(shí)可以看出，熱沉面積增加后，換熱系數(shù)的增加幅度更加平緩。因此增加面積弱化了換熱效果。

對(duì)比工況1、3 和工況2、4 發(fā)現(xiàn)，流量的增加依然對(duì)換熱系數(shù)有很大影響，增加流量可以提高換熱系數(shù)的上、下限。在相同過(guò)熱度的情況下，大流量工況下的換熱系數(shù)要明顯大于小流量工況。

圖9 給出了實(shí)驗(yàn)中熱流密度和換熱系數(shù)之間的關(guān)系變化。從圖9 可以看到熱流密度與換熱系數(shù)之間的關(guān)系不是線性的，隨著熱流密度的增加，換熱系數(shù)的增加達(dá)到最大值，之后換熱系數(shù)迅速下降，直至達(dá)到臨界點(diǎn)。最大換熱系數(shù)出現(xiàn)在臨界點(diǎn)之前，這是因?yàn)樵浇咏R界點(diǎn)，氣泡生成速度越快，液膜中氣泡體積越大。由于液膜厚度小，液膜傳熱面積小，當(dāng)液膜中形成大氣泡時(shí)，起到局部膜沸騰的作用，削弱了傳熱效果。這一觀察結(jié)果與文獻(xiàn)［18］的研究結(jié)果非常一致。

圖9 熱流密度和換熱系數(shù)的關(guān)系Fig.9 Curves of heat flux and heat transfer coefficient

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，工況1 和工況2 明顯觀察到了換熱過(guò)程在臨界點(diǎn)的變化，工況3 和工況4 則未觀測(cè)到，原因是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的熱源模擬功率有限，無(wú)法達(dá)到臨界熱流密度。表4 給出了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的最大過(guò)熱度、最大換熱系數(shù)和臨界熱流密度值。

表4 不同工況下最大過(guò)熱度和臨界熱流密度值Table 4 Maximum superheat, CHF, and maximum heat transfer coefficient for different conditions

3 結(jié)論

本文搭建了液氮噴霧冷卻實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)內(nèi)窺攝像頭對(duì)實(shí)驗(yàn)初始階段的現(xiàn)象進(jìn)行了觀察，分析了TG6.5 型噴嘴在不同工況下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有以下結(jié)論：

（1）相比傳統(tǒng)的銅柱加熱式熱源模擬裝置，以薄膜電阻+陶瓷基底為核心的熱源模擬系統(tǒng)，具有系統(tǒng)熱響應(yīng)快，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于需要熱源模擬系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中。

（2）在達(dá)到臨界熱流密度前，TG6.5 型噴嘴的換熱曲線可以分為的3 部分，并且出現(xiàn)最大換熱系數(shù)時(shí)的過(guò)熱度要小于達(dá)到臨界熱流密度時(shí)的過(guò)熱度。這是因?yàn)楫?dāng)進(jìn)入核沸騰后，表面的微小氣泡能強(qiáng)化換熱，隨著沸騰的繼續(xù)，在熱沉表面逐漸形成局部大氣泡，此時(shí)雖然沒(méi)有進(jìn)入到臨界點(diǎn)，但是局部形成大氣泡已經(jīng)對(duì)換熱效果產(chǎn)生了減弱。當(dāng)達(dá)到臨界熱流密度，過(guò)熱度急劇增加，換熱系數(shù)急劇下降，直至系統(tǒng)趨于穩(wěn)定而進(jìn)入膜態(tài)沸騰。實(shí)驗(yàn)過(guò)程，最大換熱系數(shù)為20.89 W/（cm2·K），最大臨界熱流密度為192.8 W/cm2。

（3）噴霧流量增加能夠強(qiáng)化換熱，增加換熱面積則對(duì)換熱產(chǎn)生弱化效果。