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。     

超亲水脉动热管液弹液膜沉积的实验研究

本文对紫铜板式脉动热管表面进行超亲水及亲水处理。通过高速摄像观测液弹脉动时界面三相线的演化过程,研究脉动热管界面的运动规律。实验结果表明液弹脉动过程中,由于液膜沉积的作用液弹尾部脉动热管壁面被一层液膜覆盖。沉积液膜的长度与液弹脉动速度和脉动热管表面润湿性能有关。随着表面润湿性能的提高,相同的加热功率下液膜沉积的长度增加.超亲水和亲水脉动热管液弹脉动的振幅和速度大于普通紫铜脉动热管。脉动热管的传热性能的大小取决于液弹脉动的剧烈程度。亲水表面脉动热管液弹脉动的振幅和速度增加,传热性能高于普通紫铜脉动热管。     

并联平板重力热管传热性能实验研究

为了研究安装角度、工质及管径对并联平板重力热管传热性能和启动特性的影响,本文搭建了性能测试实验台并进行了对比实验研究.实验结果表明:在90°～60°倾角范围内,倾角对热管传热性能的影响不明显,随倾角的继续减小,热管运行热阻增大,传热极限减小;在低加热功率下充注丙酮的热管具有更好的传热性能,而在高加热功率时充注乙醇的热管...     

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。     

疏水表面对脉动热管性能的影响

本文在紫铜板制作4弯管闭合回路脉动热管,对脉动热管的各部分分别进行疏水处理,采用高速摄像研究脉动热管液弹的脉动运行特性及对传热的影响.实验结果表明,疏水表面影响脉动热管的传热性能,疏水处理后的脉动热管的热阻高于普通紫铜脉动热管,蒸发段的温度升高,且脉动热管易烧干。液弹的脉动频率降低,传热性能下降,完全疏水和蒸发段为疏水表面的脉动热管液弹几乎不脉动,传热性能与普通紫铜板相近.     

平板热管相变传热特性的实验研究

平板热管具有很好的均热性,能够避免电子器件散热时热点的产生,使热沉具有更好的散热效果.为了研究平板热管的相变传热特性,制作了可视化平板热管,通过实验研究了加热功率、冷却风速、不同工质对平板热管性能的影响.同时,还研究了槽道结构对平板热管内部沸腾换热的强化作用.     

脉冲加热对振荡流热管传热性能的影响

本文采用脉冲热源替代常规连续热源,通过实验观察加热功率、脉冲宽度及脉冲间隔对振荡流热管传热性能的影响,并对热管壁面温度信号进行了分析.实验结果表明,在绝人多数情况下,脉冲加热振荡流热管的传输热流量均大于连续加热时.振荡流热管的传热性能受脉冲宽度与脉冲间隔的影响,脉冲加热振荡流热管运行存在一最佳的脉冲加热参数.     

自激振荡流热管脉冲加热强化传热实验研究

自激振荡流热管也称为脉动热管,是一种新型高效的传热元件。本文提出了采用脉冲加热代替常规连续热源加热强化自激振荡流热管传热的方法,并对其进行了实验研究。实验结果显示,脉冲加热时热管冷、热端壁面温度的振荡频率明显大于连续加热热管的壁面温度振荡频率。在相同的加热功率下,当脉冲宽度在200-1000 ms时,脉冲加热热管的传输热流量与当量导热系数均大于连续加热热管的传输功率和当量导热系数．这表明脉冲加热强化自激振荡流热管传热的方法是可行的．     

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.     

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。     

7T动物磁共振成像超导磁体的漏热分析

准确计算分析超导磁体低温系统的漏热量,是评价超导磁体低温绝热性能的重要依据。文中以一台自制的7 T磁共振成像系统(MRI)的超导磁体作为研究对象,对其低温系统进行了详细的漏热计算,分别得到了液氦容器和液氮容器的理论漏热量。将计算结果与实测数据进行比较,分析了磁体实际的低温性能。     

低温超导磁体杜瓦装置的结构设计与传热分析

介绍了低温超导磁体杜瓦装置的结构设计和传热分析。为了获得有效的超导磁体运行的低温环境,研制了一套采用真空多层绝热、铜辐射冷屏、蛇形排气管结构形式的绝热系统,省去了传统的在内杜瓦外面添加液氮屏的结构,简化了工艺结构,操作方便,绝热效果良好。通过传热理论计算表明,液氦的损耗量小于技术要求的0.9 L/h指标,能够保证超导磁体系统能够在一定的低温环境下长时间的运行。     

基于ANSYS的传导冷却超导磁体系统的热分析

在传导冷却超导磁体系统中,超导磁体与系统其它部分的温度平衡过程是依靠固体间的热传导来实现热量传递的。由于超导磁体和冷屏等低温部件冷却条件的差异,将导致磁体内部各处和冷屏不同部位的温度分布不均匀。分析研究超导磁体系统的低温温度分布状况,对于低温系统的热设计和磁体的温度裕度设计具有重要意义。文中借助于ANSYS有限元分析软件,建立了一个大口径传导冷却超导磁体低温系统的稳态三维热分析模型,仿真了超导磁体和冷屏的空间温度场,得到了传导冷却超导磁体低温系统的热分布规律。该分析结果对于大口径传导冷却超导磁体的低温系统设计具有重要的参考价值。     

Thermal Performance Enhancement of Thermosyphon Heat Pipe with Binary Working Fluids

Thermal performance of a thermosyphon heat pipe using ethanol-water and TEG-water with variations of parameters such as the mixture content, the pipe diameter, and the working temperature have been studied in this research work. From the experiments, it is found that at low temperature of heat source (less than 80^oC), the ethanol-water mixture has a higher heat transfer rate than that of water and close to that of pure ethanol. In the case of TEG-water mixture, the heat transfer rate of the thermosyphon varies with the content of TEG in the mixture, and it is found that TEG in the mixture can increase the critical heat flux due to the flooding limit in a small thermosyphon. The boiling equation of Rohsenow and the condensation equation of Nusselt are modified to predict the heat transfer coefficients inside the thermosyphon. For the mixtures, the weighted average of the heat transfer coefficient of each component can be used to predict the total heat transfer coefficient. Furthermore, it is found that Faghri's equation can be used to predict the critical heat flux due to the flooding limit of the thermosyphon with the binary mixtures.     

液氮流动沸腾换热研究综述

作为一种优良的低温冷却剂,液氮在航天、电子工业、超导磁体和超导电缆冷却及低温生物医疗等领域应用广泛。在这些应用中,准确预测液氮的流动沸腾换热特性对于系统设计和安全运行十分重要。该文主要介绍了液氮流动沸腾换热的特点,对已有的实验和数值模拟结果进行了归纳;并比较了四个液氮流动沸腾换热计算关联式的预测情况,以及关联式中干度、质量流量、热流密度和压力对换热系数的影响;指出了有待进一步研究的课题。     

Evaluation of a Thermosyphon Heat Pipe Operation and Application in a Waste Heat Recovery System

Efficient and economical utilization of industrial waste heat would result in reduced energy use and thereby contribute to reduction of greenhouse gas emissions to the atmosphere. Two-phase thermosyphon technology has demonstrated the potential capability for waste heat recovery, but it has not been yet utilized in large-scale industrial applications. As a part of an industrial project, various types of thermosyphon heat pipes have been designed and tested for extraction of waste heat and process control in aluminum industry. This article presents the heat and mass transfer model, developed to provide a fast and accurate simulation tool for industrial application of thermosyphon heat pipe technology for waste heat utilization. The mathematical model considers the energy, momentum, and mass transfer equations, in their one-dimensional form, to predict output parameters of the thermosyphon and enable parametric and sensitivity analysis. The mathematical model structure is set up in a way that the least numerical cost and time is spent while the model accuracy is kept at acceptable level for the defined application. To provide experimental data for validation of the simulation model, the proposed thermosyphon was tested experimentally using a test set-up instrumented for this purpose. The simulation results are found to be in good agreement with the experimental data. The developed model and code are viable to be used as a simple and fast tool for modeling, design, and optimization of the thermosyphon as an element in a heat recovery module.     

高温超导电流引线研究进展概述

超导装置中需要电流引线实现室温端外部电源与处于低温环境的超导磁体相连，采用高温超导电流引线可以有效降低端漏热，降低运行成本.在满足设计电流的基础上，尽可能降低电流引线的总漏热，提升其失冷时间与烧毁时间，是高温超导电流引线的优化目标.本文概述了高温超导电流引线的传热分析、结构设计、安全性评价以及国内外具体应用案例.     

自然循环预冷和低温热管耦合系统的初步实验研究

介绍的高效低温传热方法主要包括 :自然循环冷却法和基于自然循环预冷及低温热管的高效低温冷却方法。自然循环冷却法的特点是在大温差条件下实现物体的快速冷却。一旦被冷却物体到达或接近低温液体的温度 ,将产生循环动力不足的情况 ,必须采用诸如气体引射或容器自增压等方法加以解决。而低温热管的特点在于能在小温差条件下 ,传递大量的热能。文中将自然循环预冷法及低温热管技术有机结合 ,综合自然循环和低温热管的优点 ,取长补短 ,既可以在很短的时间内使被冷却物体的温度降低下来 ,又可以保证被冷却物体的温度波动较小。文中还详细给出了基于自然循环预冷及低温热管的高效低温传热单元的设计及试验结果     

直接冷却的高温超导磁体热稳定性有限元仿真

制冷机直接冷却超导磁体是一门新兴技术,研究超导磁体在直接冷却下的热稳定性具有重要意义。用有限元方法解决复杂边界问题的热力学问题非常有效,而有限元分析软件ANSYS能使得用有限元法解决问题更加方便。该文用有限元方法对直接冷却高温超导磁体进行了热稳定性数值仿真。仿真结果表明,在设定热负荷作用下,直接冷却的B i2223系高温超导磁体具有较好的热稳定性,磁体温度低于其临界温度。     

Upward and downward heat and mass transfer with miniature periodically operating loop thermosyphons

Upward and downward two-phase heat and mass transfer has been considered in the present paper. The heat and mass transfer with the condenser located below the evaporator has been obtained by inserting an accumulator tank in the liquid line of a loop thermosyphon and enforcing a pressure pulsation. In previous papers these heat transfer devices have been called pulsated two phase thermosyphons (PTPT). A mini PTPT has been experimentally investigated. It has shown a stable periodic heat transfer regime weakly influenced by the position of the condenser with respect to the evaporator. In contrast a classical loop mini thermosyphon (diameter of connecting pipes 4 mm) did not achieve a stable functioning for the investigated level differences between evaporator and condenser lower than 0.37 m. The present study shows that the functioning of a PTPT device does not directly depend on the level difference or the presence of noncondensable gas. In order to obtain a natural circulation in mini or micro loops, a periodically operating heat transfer regime should therefore be considered.