小热管强化传热的研究

对五种内径相近的小热管在不同工怍温度(Tv)、热流密度(qe)及倾角(θ)下的传热性能进行了实验研究。五 种热管带有不同吸液芯结构:微肋、丝网芯、加网芯微肋、金属粉末烧结芯及光滑表面。获得了各热管的蒸发换热系数和 冷凝换热系数随(Tv)、(qe)及(θ)等的变化规律,讨论了吸液芯结构等对热管蒸发及冷凝换热系数的影响。     

环路热管吸液芯毛细抽吸特性研究

采用计算机记录毛细抽吸量实时变化曲线的方法,研究了环路热管吸液芯对不同工质的毛细抽吸特性,结果表明所有的吸液芯毛细抽吸过程均可分阶段采用玻耳兹曼方程进行描述,其误差在启动阶段和稳健抽吸阶段分别在5%和1%以内。工质的表面张力越大、密度越大,吸液芯的毛细抽吸量就越大;工质的表面张力越大、黏度越小,毛细抽吸速度越大。对孔隙率为45%～56%的吸液芯进行毛细抽吸实验发现,随着孔隙率的增大,抽吸速度和毛细抽吸量均随之增大,可见适当提高吸液芯的孔隙率有助于提高环路热管的性能。     

径向热管传热的数值计算及结果分析

采用计算流体力学软件首先对无吸液芯径向热管管壁的温度进行数值计算,其次模拟无吸液芯径向热管中蒸汽的层流对流换热的情况,得出其温度场分布和速度场分布,并对结果进行分析。     

梯度结构修饰铜网的毛细特性

如何在有限空间内提高吸液芯的毛细力的同时降低气液流动阻力成为制备超薄热管的关键问题。丝网是一种常用的热管吸液芯结构,当其用于超薄热管时,因厚度较大及毛细力较小而受到限制。为解决这一问题,本文采用电化学沉积法对铜网进行梯度结构修饰。文章对三种不同规格的铜网进行试验,探究不同反应条件对形貌及毛细性能的影响。结果表明,随着反应时间及电流的增加,修饰结构梯度幅度增大,毛细性能增强。以乙醇为工质时,修饰后的最大吸液高度为62.5 mm。与多尺度复合烧结铜粉毛细芯结构相比,在相同的毛细性能条件下,梯度修饰丝网在厚度上减小了 90%,从而为其在超薄热管中的使用奠定了基础。     

热管喷射式制冷系统吸液芯的选择

本文描述了一种新型的太阳能热管喷射式制冷系统。其中热管吸液芯分别采用普通不锈钢丝和反向槽道毛细结构,分析其工作性能。另外为了获得更好的系统COP值,选择四种适合热管工作的工质进行计算,分析它们在采用前述两种吸液芯时的工作情况。研究表明由于反向槽道毛细结构可使工质流动压降更低,增强传热,当系统发生温度为70℃左右时,该系统具有更好的运行性能。而且此系统可有效利用太阳能,该系统若能与建筑复合,则具有广阔的应用前景。     

磁流体平板热管热性能的实验研究

本文介绍了一种无毛细吸液芯的碟形平板热管,其内部蒸汽腔高度仅为1 mm,用磁流体作工质,并对其性能进行了实验研究.研究了加热功率、充液率、安置方式等因素对磁流体平板热管性能的影响,并将之与工质为水时的结果进行了比较,证明水工质热管不能正常工作的情况下,磁流体平板热管在外加磁场作用下仍能克服重力的作用而表现出良好的均热性能.     

低温回路热管吸液芯渗透率测试及分析

低温回路热管的吸液芯是由不锈钢粉末烧结成的多孔结构,为低温工质的循环流动提供动力。渗透率是吸液芯重要的性能参数,决定液体径向流过吸液芯时的压降。本文介绍了以达西定律为理论依据的测量渗透率实验系统,采用无水乙醇作为工质在室温下进行实验,用高压氮气对液体施压,推动液体加速流动,改变驱动压力得到不同的质量流量来分析计算渗透率。本文分析了在层流范围内驱动压力与渗透率的关系,最终获得比较准确的渗透率数值。     

烧结铜粉吸液芯毛细性能研究

本文通过实验和数值计算对均热板内烧结铜粉吸液芯的孔隙率、体积收缩率、渗透率、毛细性能等开展研究,实验样品包括烧结的10组(50个)单粒径铜粉吸液芯和8组(24个)复合粒径铜粉吸液芯,分别开展了渗透率实验和毛细上升红外测试实验,通过渗透率实验结果与计算结果对比分析,验证了计算的准确性;采用计算有效毛细半径作为吸液芯的实际有效毛细半径,计算了吸液芯的毛细性能因子,分析了铜粉粒径对于各参数的影响。     

带有相变空间的平板环路热管蒸发段的可视化实验研究

以强化相变力驱动环路热管内工质流动为目的,研究了以水为工质的一种平板式环路热管的蒸发段部分。实验所设计的蒸发器其加热底面与吸液芯分隔开来而形成相变空间,为了更好的观察及研究工质的相变特性,将系统设置为开式系统,并且采用可视化装置进行研究。实验以在不同加热功率和相变空间高度条件下,进行了多组实验,来分析它们对系统的性能影响。通过实验现象及实验数据的分析,得出相变空间对系统产生的影响。结果表明:相变空间的存在,有效提高了热管的换热性能。     

燕尾形轴向槽道热管瞬态特性的简化模型

为能简单快速预测燕尾形轴向槽道热管热响应特性,建立热管瞬态特性简化二维线性模型。在所建立的模型中,蒸汽假定在某一时刻沿轴向具有固定的温度,热管壁面和吸液芯离散成微小的控制单元,基于控制单元的能量平衡建立控制方程。为验证模型的正确性,搭建燕尾形轴向槽道热管瞬态响应特性测试实验台。测试热管的启动关闭特性,同时也测试了负荷阶梯递增及递减时的瞬态响应特性。比较了实验测量值和模型预测值,两者吻合较好。     

颗粒烧结多孔芯蒸发/沸腾换热的实验研究

以水为工质,在热管工况（真空减压条件）下对具有不同颗粒种类（电解粉和水雾粉）、颗粒直径和多孔芯厚度的铜粉颗粒烧结多孔芯进行了蒸发/沸腾换热实验研究。结果表明：随着热流密度的上升,换热系数先上升后下降;在孔隙率一定的情况下,存在最优多孔芯厚度使得蒸发/沸腾换热性能最佳;当多孔芯厚度一定时,在热流密度不是很大时存在着最优孔...     

孔隙率和渗透率对LHP主芯性能影响研究

毛细多孔芯的结构参数对环路热管(LHP)主芯中的流动和传热有着重要影响.通过发展一个综合考虑了热传导、对流和蒸发多种传热效应的模型,以及利用数值模拟易于独立改变参数的特点,研究了孔隙率和渗透率这对参数组合对LHP主芯内部流场和性能的影响.模拟结果在一定范围内是合理的,且对于LHP实验研究和工程应用具有一定的参考意义.     

Investigation on thermal performance of a high-temperature heat-pipe thermal protection structure

Sharp leading edges with a millimeter-scale radius are required for hypersonic vehicles from aerodynamic reasons. However, with the leading edges being so sharp, stagnation regions at wing and tail leading edges suffer a hostile thermal environment. Therefore, a high-temperature heat pipe is considered to be integrated into the structure of the leading edge to reduce the temperature of the stagnation point. In this paper, a superalloy-refractory composite-container-“wall” combined with the wick and working fluid structure is proposed, which is proved to be a feasible design of a heat pipe for the semi-passive thermal protection system (TPS). The effects of different material of the exterior surface on the temperature distributions are investigated. The effect of the half wedge angle, the design length and porosity of the wick is also investigated to find the effect of the geometry of the structure of the leading edge on the operation of the heat pipe.     

环路热管技术的研究热点和发展趋势

综述了环路热管技术近20年的主要理论和实验研究内容,分析了当前的研究热点,包括环路热管启动特性研究,以温度滞后和温度波动现象为代表的暂态特性研究,新型毛细芯的研制和毛细结构的优化,蒸发器内的强化传热和可视化研究,以及高级环路热管、混合冷却环路、多蒸发器混合环路热管、低温环路热管等新型环路热管技术。     

Experimental Validation of a Two-Dimensional Model of the Transient and Steady-State Characteristics of a Wicked Heat Pipe

Abstract

The transient behavior of a copper-water wicked (80 mesh SS-304 screen) heat pipe during start-up is studied. The transient axial temperature distributions are measured and successfully compared for all the three sections of the heat pipe with the numerical solution of a developed two-dimensional model that utilizes the concept of a growing thermal layer in the wall and the wick region and takes into account axial conduction during transient operation. Steady-state temperature profiles are obtained as a limiting case. The experimental and theoretically predicted time required to attain steady state are in close agreement as well.     

平板式mLHP实验的稳定性分析

本文在充灌率、冷凝温度和初始状态三方面对mLHP系统的稳定性进行分析.研究发现,选择合适的充灌率有利于保证系统稳定运行.较少的充灌最时毛细芯容易缺液而导致系统启动失败,较多的充灌量时系统在低热负荷区易发生波动.过低的冷凝温度对系统稳定性有负面影响,系统容易出现温度波动甚至失稳.而毛细芯内气泡的存在,易导致了mLHP系统...     

工质对平板型LHP运行特性影响的实验研究

本文研制了一套以不锈钢丝网为毛细芯的平板式蒸发器、风冷管翅式冷凝器的环路热管,并着重研究其以甲醇和丙酮为工质时运行特性的差异。实验结果表明,小型平板式LHP具有良好的启动特性和适应变热负荷能力,在相同的工况条件下,以丙酮为工质的LHP温度波动较小,系统启动较快且蒸发器壁面温度较低,但其极限热负荷能力低于甲醇。     

CPL蒸发器毛细芯中流动与传热的场协同分析

本文从场协同的角度分析工质在蒸发器毛细芯中的流动与传热情况,针对不同的蒸发器肋片结构参数、毛细多孔芯厚度以及不同的热流密度进行了数值分析。结果表明,利用场协同原理,可以解释不同的蒸发器结构参数和热负荷对蒸发器传热效果的影响,从而为优化蒸发器结构,提高CPL效能提供理论依据。     

Modelling of candle burning with a self-trimmed wick

As an example of a coupled gas-phase diffusion flame with porous media flow, a candle burning model with a porous wick is offered in this paper. The porous media analysis includes capillarity-induced liquid flow, liquid vaporisation, vapour motion and re-condensation and multi-phase heat transfer. Coupling with the gas phase flame is through the conservation of mass, momentum and energy at the wick surface. The steady state solutions obtained not only yield the flame structure but also the detailed flow pattern and saturation distributions inside the wick. One of the novel features of the present model is the capability to address the self-trimming phenomena of candle burning. The self-trimming wick length and the associated flame characteristics have been computed as a function of gravity level, wick permeability and wick diameter.