2010
DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2009.03.009
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Film thickness measurement techniques applied to micro-scale two-phase flow systems

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“…[1] 。因此,临界热负荷是工业系 统设计和操作的重要参数之一 [2] 。保持近壁微液膜 的完整性对避免局部烧干、防止传热恶化有着重要 的意义。针对流动沸腾,国内外学者对临界热负荷 的产生进行了广泛的研究 [3][4][5] ,提出了相应的机理模 型,如液膜流动模型 [6] 、近壁面气泡拥堵模型 [7] 、微 液层干涸模型 [8] 和界面分离模型 [9] 等。 在众多的临界 热负荷预测模型中,THEOFANOUS 等 [10][11] 针对临 界热负荷产生机理提出尺度分离理论具有更好的发 展前景。 原始的尺度分离理论是针对池沸腾提出的, 认为临界热负荷的产生与远离壁面的宏观液膜行为 无关,而主要受加热表面近壁微液膜的动力学行为 影响。THEOFANOUS 等 [12] 认为尺度分离理论同样 适合流动沸腾。 目前,基于薄膜液层概念的液膜动力学机理模 型和数值模拟有较多的研究成果 [13][14] 。 ORON 等 [15] 基于长波理论对薄液膜波动特性进行了系统总 结,提出了液膜波动预测模型。CRASTER 等 [16] 在 ORON 等 [20] , 测量的范围限于 400 μm 至 23 mm [18] 。在电阻法中, 探针接触气相和液相时的输出阻抗会有明显区别, 因而在气液两相流检测中应用最广,可以用来测量 气泡的频率、局部空隙率以及液膜厚度 [21] 。由于电 阻法是一种接触式测量方法,其分辨率受到探针尺 寸和探针定位系统的限制。依据不同的探针设计方 法,测量范围可达到 50 μm 至 1.2 mm [18] 。光学法的 原理基于光在经过不同介质或不同相的交界面时发 生的光学现象。光学法也分为很多类别,利用光的 衰减来检测界面行为较为简便,但是其测量误差相 对较高 [22] 。光扫描法 [23] 精度高、准确度高,但是对 于本文的研究对象,其测量范围很窄。光的干涉法 也是一种测量液膜厚度较为精确的方法 [24] ,但是整 个测量装置需要配备复杂的光学处理系统,而且测 …”
unclassified
“…[1] 。因此,临界热负荷是工业系 统设计和操作的重要参数之一 [2] 。保持近壁微液膜 的完整性对避免局部烧干、防止传热恶化有着重要 的意义。针对流动沸腾,国内外学者对临界热负荷 的产生进行了广泛的研究 [3][4][5] ,提出了相应的机理模 型,如液膜流动模型 [6] 、近壁面气泡拥堵模型 [7] 、微 液层干涸模型 [8] 和界面分离模型 [9] 等。 在众多的临界 热负荷预测模型中,THEOFANOUS 等 [10][11] 针对临 界热负荷产生机理提出尺度分离理论具有更好的发 展前景。 原始的尺度分离理论是针对池沸腾提出的, 认为临界热负荷的产生与远离壁面的宏观液膜行为 无关,而主要受加热表面近壁微液膜的动力学行为 影响。THEOFANOUS 等 [12] 认为尺度分离理论同样 适合流动沸腾。 目前,基于薄膜液层概念的液膜动力学机理模 型和数值模拟有较多的研究成果 [13][14] 。 ORON 等 [15] 基于长波理论对薄液膜波动特性进行了系统总 结,提出了液膜波动预测模型。CRASTER 等 [16] 在 ORON 等 [20] , 测量的范围限于 400 μm 至 23 mm [18] 。在电阻法中, 探针接触气相和液相时的输出阻抗会有明显区别, 因而在气液两相流检测中应用最广,可以用来测量 气泡的频率、局部空隙率以及液膜厚度 [21] 。由于电 阻法是一种接触式测量方法,其分辨率受到探针尺 寸和探针定位系统的限制。依据不同的探针设计方 法,测量范围可达到 50 μm 至 1.2 mm [18] 。光学法的 原理基于光在经过不同介质或不同相的交界面时发 生的光学现象。光学法也分为很多类别,利用光的 衰减来检测界面行为较为简便,但是其测量误差相 对较高 [22] 。光扫描法 [23] 精度高、准确度高,但是对 于本文的研究对象,其测量范围很窄。光的干涉法 也是一种测量液膜厚度较为精确的方法 [24] ,但是整 个测量装置需要配备复杂的光学处理系统,而且测 …”
unclassified
“…Several distinct benefits to the slug flow regime result from this unique morphology; specifically, heat and mass transfer processes benefit from the high gas-phase surface-to-volume ratio [1], enhanced mixing, and presence of very thin liquid films [3], thus offering advantages relative to other flow regimes in chemical processing, thermal management and other applications. Despite these advantages, quantitative investigation of liquid-gas interface geometries in the slug flow regime has been limited mainly by the lack of suitable metrological techniques [4]. Characterization of the liquid film structure would aid in improved performance prediction capabilities that would benefit device design.…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%
“…Detailed information specific to vapor bubble geometry and liquid film thickness in microchannel slug flows has not been reported to date. Tibirica et al [4] presented an exhaustive review of extant metrological techniques targeted towards thin film measurements and attributed this lack of film characterization to difficulties associated with performing measurements at a sufficiently high speed in a non-intrusive manner. Han and Shikazono [11] successfully deployed laser focus displacement meters in the investigation of liquid film thickness at the channel sidewall and corner in microchannels of square cross-section ranging in hydraulic diameter of 0.3 mm to 1 mm.…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%
“…In many semi-empirical analyses for flow boiling heat transfer, slug flows with elongated bubbles or annular flows are often assumed as reference flow patterns and in the analysis the liquid film thickness is treated as one of the main parameters [1,2]. Once the local liquid film thickness is determined, it becomes easier to estimate the two-phase parameters, such as the void fraction and the liquid and gas velocities, as well as the acceleration pressure drop and the fluid inventory along the channels [3].…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%