热能动力工程

作者：赵庆凯,陈峙

单位：太原科技大学,,太原科技大学,

关键词：喷雾冷却;液氮;热流密度;换热特性

基金：山西省重点研发计划项目（202202150401011）

以液氮为降温介质的低温喷雾冷却技术，是深冷工艺设备的关键技术之一，通过-196℃的极低温介质实现快速相变制冷，使材料在深冷环境中实现性能调质。为探究影响液氮喷雾换热性能的关键因素，设计并搭建了液氮喷雾换热试验平台，系统研究了喷雾高度、喷雾流量、喷嘴直径及喷嘴数量对换热性能的影响。试验结果表明，喷雾高度控制在90.3 mm时可在120 W/cm2热流密度下获得18.3 W/cm2·K的最大换热系数；在流量达到0.0157 kg/s 时，表面过热度在160 W/cm2条件下保持低于16 K；喷嘴直径方面，1.0 mm喷口直径的喷嘴表现最佳，120 W/cm2工况下换热系数约为14 W/cm2·K；三喷嘴布置在80 W/cm2热流密度下实现约20 W/cm2·K的峰值换热系数，并在高热负荷工况下保持过热度稳定。结果表明与传统单喷嘴或多喷嘴布局相比，三喷嘴工况在液滴覆盖均匀性和蒸发持续性方面形成更优平衡，喷雾高度略低于临界高度、适中粒径、较高质量流量可协同提升换热系数并抑制高热通量下的过热度。

来源：2026年第3期

《热能动力工程》期刊编辑部

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