CHF determination for high-heat flux phase change cooling system incorporating both micro-channel flow and jet impingement

过冷 材料科学 冷却液 临界热流密度 沸腾 机械 热流密度 核沸腾 热力学 喷射(流体) 两相流 传热 流量(数学) 物理
作者
Myung Ki Sung,Issam Mudawar
出处
期刊:International Journal of Heat and Mass Transfer [Elsevier BV]
卷期号:52 (3-4): 610-619 被引量:39
标识
DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.07.035
摘要

This paper explores the subcooled nucleate boiling and critical heat flux (CHF) characteristics of a hybrid cooling module that combines the cooling attributes of micro-channel flow and jet impingement. A test module was constructed and tested using HFE-7100 as working fluid. Increasing the coolant's flow rate and/or subcooling shifted both the onset of boiling (ONB) and CHF to higher heat fluxes and higher wall temperatures. The hybrid module yielded heat fluxes as high as 1127 W/cm2, which is the highest value ever achieved for a dielectric coolant at near atmospheric pressure. It is shown the hybrid cooling configuration involves complex interactions between circular jets and micro-channel flow, and unusual spatial variations of void fraction and liquid velocity. These variations are ascertained using the Developing Homogeneous Layer Model (DHLM) in which the micro-channel flow is described as consisting of a homogeneous two-phase layer along the heated wall and a bulk liquid layer. CHF is determined by a superpositioning technique that consists of dividing the heated wall into two portions, one dominated by jet impingement and the other micro-channel flow. This technique is shown to be highly effective at predicting the CHF data for the hybrid cooling configuration.
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