角管脉动热管的结构和尺度效应研究

根据角管毛细管中液体的分布以及汽液同向流动的特点,计算分析了正三角形和等腰直角三角形两种截面脉动热管中几种因素对热管传热性能的影响.计算结果表明,在充液率为 30% 时,两种角管脉动热管的热阻均在 0.1℃/W 以下;在相同加热功率和充液率时,等腰直角三角形截面脉动热管的传热性能优于正三角形截面的;截面形状相同时,水力直径较大的热管热阻值低于水力直径较小的热管;热管热阻值随接触角增大而减小.     

突出气相压头环路热管的启动及温度波动研究

针对突出气相压头的环路热管展开了启动形式和温度波动的实验研究。该热管将吸液芯与蒸发器隔开并在蒸发器底部形成一个蒸发腔,使工质液滴在蒸发腔内蒸发,进而可获得相对较大的气相压头。实验发现该环路热管因功率负载或灌充率不同而存在三种启动形式:平稳启动、过冲启动和滴落蒸发启动。当加热功率较小时,为平稳启动,此时温度波动比较明显(主要发生在冷凝器出口和蒸发器进口处);当加热功率较大时(220 W),转变为过冲启动,该工况所需的启动时间变长、运行温度变高,但并无明显的温度波动现象;相同的加热功率如果减小系统的灌充率,系统会出现滴落蒸发的启动形式。加热功率从50 W增大至220 W时,温度波动的振幅和周期呈现变小的趋势。     

热流密度及充灌率对板式蒸发器环路热管运行特性影响的实验研究

本文实验研究了不同热流密度对板式蒸发器环路热管系统运行特性的影响,同时研究了充灌率对蒸发器上盖板温度及系统热阻的影响。结果表明:此板式蒸发器环路热管系统在0.2～1 W/cm~2热流密度范围内均可稳定运行,蒸发器整体温度随着热流密度的增加而升高,热阻随热流密度的增加而降低;实验条件下,充灌率为55%时,系统蒸发器上盖板温度及热阻达到最低值,此时系统的传热能力达到最强,系统的最优充灌率为55%。     

燕尾形轴向槽道热管瞬态特性实验研究及热阻模型

实验研究燕尾形轴向槽道热管启动/关闭及负荷变化的瞬态响应特性。建立了燕尾形轴向槽道热管的热阻理论预测模型,分析工作温度和热负荷及对热管总热阻的影响。结果表明:热管在负荷突然增加或减小时,响应特性良好;热管在启动过程中,热管的蒸发段、绝热段和冷凝段的温度都在增大;总热阻随热负荷的增大而增大;然而,总热阻受工作温度的影响较小;比较总热阻和平均温差的实验测量和计算值,两者符合较好。     

高效平板式两相回路热管的实验研究

本文讨论了平板式回路热管在三种不同情况下启动的温度分布,发现回路热管在平放且内部的汽液分布与正常运行时相同的情况最容易启动.讨论了不同功率下回路热管正常运行后的震荡性,发现回路热管随加热功率的增大出现了三次温度相对稳定与振荡的交替.在最大功率下的震荡可能是由于蒸发器底部到补偿室的热泄漏增大而导致.讨论了回路热管在相对稳定运行时的传热特性,发现当倾斜角为90°时,180 W的加热功率对应的蒸发器底部为79℃,此时回路的热阻为0.26K/W.     

板式脉动热管的实验研究

本文搭建了板式脉动热管的实验台并进行了实验研究。在电加热循环水冷却的情况下研究了小型板式脉动热管的启动和运行特性,以及脉动热管的倾斜角度、充液率、工质等因素对板式脉动热管换热状况的影响。实验结果表明,当热管启动运行时,热端温度降低冷端温度升高,热阻减少。不同充液率和倾斜角存在着不同的临界启动功率。管内真空度对启动运行有一定的影响。在本实验条件下,热管在垂直加热、充液率为30%、工质采用丙酮时传热效果最好。     

不同工质时脉动热管换热特性实验研究

本文通过实验研究了工质类型和工质充液率对竖直式脉动热管换热特性的影响。采用了去离子水、甲醇和乙醇三种液体作为工质,加热功率为5~80 W。结果表明,脉动热管的换热特性与工质充液率密切相关。当去离子水充液率为50%时,脉动热管内能够形成稳定的气柱和液塞流动,具有最佳的换热表现,获得的最低热阻为80 W加热功率下的0.47K/W。在较小的加热功率下,乙醇和去离子水具有比甲醇更小的热阻,随加热功率增加,采用甲醇时加热段温度上升波动剧烈,而采用去离子水和乙醇时温度上升平缓,具有更好换热效果。甲醇和乙醇做工质时获得的最小热阻分别为80 W加热功率下的0.56 K/W和0.48 K/W。     

充液率对小型重力热管传热特性影响实验研究

开展了矩形槽道铝-乙醇小型重力热管的传热特性的实验研究,分析讨论了充液率对壁面温度分布、气液两相分布、热阻等热管传热性能的影响。研究表明,充液率对高热负荷工况的两相流动状态和传热特性有显著影响。两相脉动是高热负荷工况小型重力热管特有的两相流动现象.低充液率时,液塞易被气流冲破形成环状流,壁面温度几乎无波动。中等充液率时,在蒸汽和液塞的交替冲刷作用下,热管各段壁面温度均表现出脉动特性。高充液率时,液塞脉动速度的减小削弱了液塞对壁面的冲刷作用,壁面温度未出现明显波动.并且,中等充液率工况下气液两相的快速脉动增强了热管的传热性能,使得均温性和传热极限均优于低充液率和高充液率的情况.     

泵辅助毛细相变回路的性能研究

为解决环路热管运行温度波动和传输距离有限的问题,设计一套泵辅助毛细相变回路。实验测试表明,在设计传输距离为2 m,测试热负荷10~140 W,对应热流密度1~13.8 W/cm~2时,系统运行平稳,未出现温度波动。根据蒸发器出口蒸气是否过热,将系统运行特性曲线划分为两个区间,在蒸气过热段,加热面温升较快。蒸发器受热面等温性较好,在实验热负荷范围,加热面测点间最大温差小于1.5℃。随热负荷的增大,蒸发器热阻呈先减小后增大的变化趋势。     

脉动热管实验研究

建立了铜管脉动热管实验台,进行了实验研究.分析了在水冷的条件下,充液率、工质、倾斜角等因素对脉动热管传热性能的影响,结果发现,热阻随着充液率的增加而增大;选用蒸馏水、无水乙醇以及丙酮为工质时,在相同条件下,丙酮热阻最低;不同倾斜角的实验中垂直底加热时脉动热管热阻最低.     

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。     

闭式振荡热管内流动状态与传热性能实验研究

本文对不同工况下闭式振荡热管内工质流动状态及其传热性能进行了实验研究,分析了流动状态、加热功率及倾斜角之间的相互影响关系.结果表明,随着加热功率的升高及倾斜角在0°～90°范围内的增大,管内工质循环流动趋势增强,热管的热阻减小,工质的充液量限制了高功率时热管性能的进一步提高;冷热端温差随加热功率的升高呈上升-下降-再上升的变化规律,90°和70°倾角下冷热端温差的最低值所对应的加热功率分别为100 W及125 W。     

热泄漏对平板型环路热管传热特性的影响

环路热管由于其出色的传热性能,正在成为高热流密度电子芯片散热的前沿技术。本文制作了一种以铜为外壳、水为工质的大功率平板式环路热管,并研究了热泄漏对环路热管传热特性的影响。通过降低毛细结构的等效热导可以有效降低热泄漏,使环路热管有更好的传热性能。结果显示,本文所制环路热管在传达距离为80 cm的时候,最大功率可达150 W以上,此时热阻约为0.08℃/W。最低启动功率为2 W,不存在启动困难的问题。     

补偿腔支路对环路热管传热性能影响的实验研究

在环路热管系统工作中,存在因补偿腔温度过高而造成的蒸发器烧干现象。在常规环路热管系统中设计了补偿腔支路,以带走热源向补偿腔传递的径向热量,并对设计的环路热管系统进行实验测试,分析补偿腔支路对环路热管传热特性的影响。实验结果表明:补偿腔支路开启后,在热流密度14 W/cm²时,系统稳定启动所需时间从4 min减少到3 min,表明系统稳定启动所需时间减小,有利于快速启动;在热流密度18 W/cm²下,对应的壁面温度从88.2℃降至85.4℃,系统热阻从0.56 K/W减小到了0.49 K/W,表明系统所能承受的最大热流密度更大,系统热阻也更低,因此系统的传热性能更好。     

复合结构毛细蒸发器传热特性研究

研制了复合结构毛细蒸发器环路热管,实验研究了环路热管的启动性能与运行特性,通过与单一结构毛细蒸发器环路热管对比,表明复合结构毛细蒸发器环路热管传热功率密度得到了提高,热阻明显降低.但在低功率下启动时,复合结构毛细蒸发器环路热管的温度波动现象加剧.     

平板脉动热管的流动和传热特性研究

平板脉动热管是一种新型、高效的传热元件,在电子元器件的冷却领域具有广阔的应用前景.本文对正方形截面的平板角管脉动热管建立了稳态运行的物理和数学模型.铜一丙酮热管的计算结果表明,加热功率、冷却段长度、充液率等因素对管内液塞运动速度和热管的热性能的影响较大;热管的当量水力直径越小,其热阻越大,计算所得的热管热阻在0.01～0.1 K/W之间.     

新型交叉孔道式平板热管的性能研究

提出了一种设计交叉孔道式平板热管的新思路,按照这种方法设计加工的新型结构的平板热管均热器具有较强的轴向和径向导热能力,能明显减小导热热阻;特殊的孔道结构增强了毛细作用力,能有效强化相变换热。实验测试了不同热流密度和不同充液率下该热管正常工作时的稳态温度分布,给出了不同充液率和不同热流下的热阻,得到了热管的最佳充液率,证...     

环路热管式空调机组传热特性的实验研究

采用环路热管式空调机组用于新风的预冷及再热,减少了表冷器的冷量及降低再热设备的能耗。文中研究了充液率、倾角对热管蒸发段和冷凝段温差及显热效率的影响。研究表明,环路热管式空调机组,充液率介于55%～75%时,热管蒸发段和冷凝段温差较大;随着倾角的增加,热管蒸发段和冷凝段温差也逐渐增大,显热效率也随之较高。因此,采用环路热管式空调机组可降低能耗,提高人体的热舒适性,可用于热带及亚热带地区,最大限度回收热量。     

真空度对脉动热管传热性能的影响

实验研究了真空度对以去离子水和Al_2O_3/H_2O纳米流体为工质的脉动热管传热性能的影响,其中真空度的变化范围在-0.014～-0.098 MPa之间。研究发现真空度对脉动热管的启动和加热功率大于90 W的稳定运行过程的传热均有重要影响。蒸发段的启动功率随真空度的上升而降低。同时,加入Al_2O_3纳米粒子更有利于脉动热管的启动,其蒸发段启动热阻低于同等条件下去离子水的启动热阻。此外,加热功率大于90 W时,去离子水蒸发段的温度会发生剧烈的脉动,且随真空度不断上升,剧烈脉动的现象更加明显,原因可能是高真空度影响了液膜蒸发,使脉动热管的流型提前由弹状流转变到环形流。但加入Al_2O_3纳米粒子后并没有发生剧烈的脉动,可能是纳米粒子的加入延缓了这一现象的产生。     

单环路平板脉动热管定向循环的数值研究

根据脉动热管薄液膜蒸发和凝结相变换热的特点,对基于体积分数法的VOF相变进行了改进,建立了单环路板式脉动热管的三维流固耦合仿真模型,对高充液率下的定向循环工作特性和传热性能进行了数值研究。结果表明:仿真得到的泡状流,柱塞流以及环状流的分布以及转换规律和可视化实验结果较好吻合;在一定的充液率下,随着热负荷的增加,热阻先减小,然后上升,充液率越低,热阻越小,和实验结果的热阻误差在10%以内。分析发现,除了相变换热系数,脉动热管的热阻还和系统压力密切有关,高充液率、高功率下,内部压力(相变温度)上升过快,是其热阻升高的主要原因之一。