热的超导体——热管

 热管是一种具有很好传热性能的器件。早在l942年，美国的高格勒就提出热管这一概念，但直至1964年美国洛斯·阿拉莫斯实验室的格罗弗等人发明了热管以后，热管的优良传热特性才引起人们的重视。它的主要特点是：其传热效率和输热能力大大超出一般的传热器件，用热管制成的换热器结构紧凑、体积小、重量轻、传热温差小。由于热管具有一般传热器件所没有的优良性能，所以被誉为“热的超导体”。 …………     

脉动热管扩热板的耦合性能

嵌入式脉动热管扩热板是航天器热控制等的重要候选方式,其传热性能与脉动热管本身的性能、基板的材料及尺度等密切相关。本文应用求解导热反问题的方法,研究了二者对扩热板传热性能的影响,确定了所嵌入脉动热管的当量导热系数界限及影响的定量关系。脉动热管对扩热板传热性能的影响比较大,当脉动热管的当量导热系数超过3000 W/(m·℃)时,基板材料对扩热板的传热性能几乎没有影响,因此可以选择加工及耦合友好的材料.     

氮工质低温脉动热管的数值模拟

低温制冷机被广泛应用于超导体冷却、低温医疗、低温液体贮存等方面,但受到只能在冷头处提供冷量的限制。脉动热管作为一种灵活高效的传热元件,可以与低温制冷机配合以实现分布式冷却和长距离冷量传送。低温工质在物性上与常温工质有很大不同,这使得以氮、氢为代表工质的低温脉动热管的传热和振荡特性有别于以水、乙醇为代表工质的常温脉动热管。针对脉动热管中的长液塞典型流动现象,建立了多气泡-液塞的闭式脉动热管模型,给出了以氮为工质时装置的振荡和传热特性,结果显示氮工质的低温脉动热管与水的脉动热管相比,其内部的长液塞具有更高的振荡频率,且具有更小的传热温差。     

热管式相变储热装置的工况切换与效率研究

提出一种热管式的相变储热装置,采用集总参数法,深入考虑热管内部的汽-液耦合特征、储放热工况切换过程中的流动与传热特征,在Simulink环境中搭建了热管式相变储热装置的动态模型。定义了装置的无量纲温差,研究了其对装置储-放热工况切换速率的影响;揭示了影响装置的储热效率、放热效率的关键因素及规律。结果表明,工况切换时的无量纲温差越大,装置的响应速率越慢;在热管工作极限之内,合理地分配各管段的热阻,可以有效地提高装置的储热效率和放热效率。     

多蒸发器CPL热管及纳米流体应用于热管的研究进展

毛细泵回路热管(CPL)具有较高的传热能力,控温能力强,在航空和电子元器件的冷却方面具有广泛的应用背景,采用纳米流体强化热管内部的传热性能获得了越来越多的关注.文中首先介绍了多蒸发器CPL热管的工作原理、特点及研究现状;其次分析纳米流体应用于各种热管强化传热的研究现状,指出以纳米流体为工质的多蒸发器CPL的特点及其优势...     

燃油蒸发管

一、概述 燃油蒸发管是根据热管的工作原理进行设计的装置。大家知道,热管是新近出现的一种高效能的传热元件,受到普遍重视。特别是在宇航技术中已得到广泛的应用。但是,对于一般交通运输,如在汽车发动机上,热管的应用仍是一个新鲜事情。所做过的工作并不多,有些文献的介绍,也只是一些初期的试验研究工作。     

低温热管传热性能的实验研究

热管是一种高效的传热元件,低温热管可望在超导磁体冷却、空间探索方面获得广泛应用.本文对热虹吸管的传热特性进行了实验研究.研究结果表明,在同样加热功率的条件下,与相同形状和尺寸的紫铜导热棒相比,在加热功率较高的条件下,低温热管的传热性能远远优于紫铜棒的传热性能,完全能够满足超导磁体的冷却要求.     

微槽平板热管传热性能的实验研究

本文对内部蒸汽通道互相连通的微细矩形槽道结构的不锈钢-水、铜-水热管的传热性能,进行了较全面的实验研究。分析了热管充液率、工作温度、倾角、冷却方式等因素对热管传热性能的影响,得到微型热管的最佳充液率范围、当量导热系数和热管的传热能力。     

"Ω"形微槽热管传热性能的实验研究

本文对一定型"Ω"形轴向槽道热管传热性能进行了实验研究,着重分析了该型热管在水平工况下的轴向温度分布、当量导热系数和总热阻、蒸发/凝结传热系数和最大传热能力.研究表明,该型热管元件具有良好的等温特性和导热性能,可实现高热流、长距离、低温差的热量传输;热管的最大传热能力受其工作温度影响较大,在工作温度较低时具有良好的传热能力,但在高温工况下,传热能力受到削弱.     

声空化外场对振荡流热管传热性能的影响

本文通过实验研究了声空化外场对振荡流热管传热性能的影响规律.声空化外场对振荡流热管传热性能有显著影响,在某些工况下声空化外场可以加速热管的启动,提高热管传热性能,但亦出现施加声空化外场反而削弱传热的现象.声空化外场对振荡流热管具有独特的作用,其特殊的规律,以及内、外场之间的耦合机制亟需进行更加深入的研究.     

微型热管传热极限的研究

热管技术已在电子设备散热领域得到广泛应用。热管的传热能力虽然很大,但不能无限加大热负荷。文中讨论了热管的主要极限如沸腾极限、毛细极限、粘性极限、声速极限、携带极限等的理论表达式,就一种实验用微槽平板热管进行了理论计算,得出了毛细极限是实验热管主要传热极限的结论。     

微槽道热管阵列散热器的传热性能实验研究

本文介绍了平板微热管阵列散热的工作原理,制作了U型微槽道热管阵列散热器,通过与无微槽道热管阵列散热器传热性能的实验对比,在平板微热管阵列、与水平面夹角为45°的微槽道热管阵列和U型微槽道热管阵列热通量及均温性的测试基础上,得到在蒸发段温度≤58℃时,U型平板微槽道热管具有良好的传热性能,在热流密度≥72 W/cm~2的情况下,弯折角度越小,传热性能越好。实验表明:U型微槽道平板热管阵列具有良好的均温性、热响应性及传热性能;微槽道能强化热管阵列的传热效果;在一定热流密度下,弯折角度越小,传热性能越好。     

动力型分离式热管蓄能装置的数值模拟

为了研究动力型分离式热管蓄能装置中相变材料(PCM)的蓄能和释能过程中的传热情况,进行了热管蓄能装置蓄能和释能过程的数值模拟。建立了动力型热管蓄能装置蓄能及释能过程的物理模型,采用Solidification/Melting模型对热管内部的蓄能和释能过程进行了数值模拟分析,得到了动力型分离式热管稳定运行时的温度分布和液相率分布,并探讨了蓄能和释能过程所用的时间以及PCM在各个时间节点的温度值,计算结果与实验结果的对比表明两者吻合性较好。     

声空化强化振荡流热管传热实验研究

本文提出了声空化强化振荡流热管传热的方法,并对常规振荡流热管与声空化振荡流热管传热性能进行了对比实验,观察不同加热温度和声空化强度对热管传热性能的影响.实验结果表明在不同的声空化强度下,声空化振荡流热管传热均大于常规振荡流热管;在相同的加热温度下,声空化振荡流热管的当量导热系数均大于常规振荡流热管.声空化强化振荡流热管传热的方法是可行的.     

角管脉动热管的流动和传热分析

对正三角形截面角管脉动热管的流动和传热过程建立了数学模氆,首次考虑了角管毛细管中液体的分布以及气液同向流动的特点,得到了热管的轴向温度分布和热阻等传热性能,计算热阻在0.02～0.08℃/W之间.温度分布的计算结果与实验数据符合较好.     

低弯头数液氢温区脉动热管的实验研究

为了研究液氢温区脉动热管在冷却Mg B2超导磁体方面的可行性,利用浙江大学制冷与低温研究所现有的实验平台,进一步开展了液氢温区脉动热管的实验研究。在低弯头数(N=2)下,充液率55.8%的脉动热管在加热功率0.1W时可以启动;随着加热功率增大,经历了启动、脉动、极限三个阶段,启动阶段脉动热管传热温差波动很大、传热性能差,而脉动阶段脉动热管传热温差很小、传热性能好。在加热功率0.6W、充液率27.8%时,脉动热管具有最大的传热系数68k W/(m·K),此时蒸发段和冷凝段的温差为0.29K。     

交叉齿内螺纹重力热管强化传热特性

实验测定了水平和垂直放置状态下,铜-水交叉齿内螺纹重力热管的传热特性,并与普通铜-水重力热管进行了比较,得出了交叉齿内螺纹对重力热管传热性能的影响.水平放置状态下,交叉齿内螺纹重力热管具有较低的蒸发段温度、轴向温差和热阻,相比普通重力热管其传热极限也有极大的提升.垂直放置状态下,在40 W低加热功率时,交叉齿内螺纹重力热管传热性能低于普通重力热管,随着加热功率的增加,其传热性能实现反超。     

基于平板热管的大功率LED照明散热研究

针对大功率LED照明散热问题,本研究将新型平板热管传热与大功率LED照明灯散热相结合,试验研究了利用平板热管散热器散热的LED阵列光源的工作状况。试验结果表明:与无热管的肋片散热器相比,加热管的LED光源芯片中心温度在结温允许范围内比只加普通肋片的LED低约5℃,设置平板热管的LED照明装置的散热器各部分温度分布更均匀。散热器表面温度达到稳定所需时间较快,这种结构的热管散热器可以有效提高肋片散热器的工作效率、结构紧凑、重量轻、成本低,可以满足未来大功率LED散热的要求。     

复合沟槽平板热管的理论建模与实验研究

通过对复合沟槽平板热管的结构分析和影响传热极限因素的分析,建立了复合沟槽平板热管的毛细极限、携带极限、沸腾极限等各传热极限的理论模型,计算了热管各传热极限的理论值。通过热管传热性能实验发现最大传热量与理论计算值相当,从而证明了所建立的热管传热极限理论模型的正确性。     

环路型脉动热管的稳态运行机制

建立了环路型脉动热管稳态自激循环流动运行机制的物理模型和数学模型。潜热传递决定了运行的驱动力和循环流动的速度;显热传递和循环流动速度决定了净换热量的大小。通过关联加热段和冷却段的传热、进出口汽液容积流率、密度、运行驱动力和阻力,对传热和流动进行了耦合求解。结果表明,潜热传热量占总传热量的比例在30％以内;工质循环流动的速度决定了壁面温度波动,温度波动取决于显热传热和循环流动速度。