通过气泡诱导的液体流动在进料微通道中增强池沸腾

气泡离开成核点时，会在池沸腾过程中引发液体从体积流向加热表面。通过交替成核区域与非成核区域，便于离开气泡的蒸汽和返回液体形成独立的液-蒸汽通道。我们探索了一种通过加热器表面上的液体进料通道进一步增强的方式，这些通道将返回液体引导到成核区域。由于返回液体流动在非成核区域上诱发了强烈的对流，成核气泡被限制在成核区域内。在表现最佳的配置中，成核区域宽0.5毫米，非成核区域宽2.125毫米，正好对应气泡离去直径。非成核区域包含0.5毫米宽的进料通道，将液体引导到成核区域。高速图像显示在成核区域上方存在明显的蒸汽柱，液体通过进料通道流入。在较高的热通量下，进料通道上建立的强液体流动抑制了不良成核的发生，使液-蒸汽分离通道保持功能性。该增强技术在墙面过热为5.5°C时导致临界热流密度达到394 W/cm²，相应的热传递系数为713 kW/m²°C。由于进料通道中的微通道流动所带来的额外表面积和高热传递系数，以及气泡在主要热传递表面区域扩展前可用的无障碍表面，均被认为是其优越性能的原因。