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。     

铜/水振荡热管传热特性的实验研究

本文所研究的振荡热管为垂直放置的蛇形弯曲封闭循环铜/水热管,由10个直段组成,铜管内径为2 mm,外径4.2 mm,总长1.6 m。蒸发段由电加热块加热,冷凝段为风冷。本文测定了该振荡热管在不同充注率,不同加热功率下的热阻。根据实验现象及对热阻的比较,分析了不同情况下振荡热管不同的传热机理,给出了振荡热管的工作特性,为开发、设计和使用振荡热管提供了参考。     

倾斜角度对平板热管性能影响的实验研究

本文设计并制作了一种具有深微槽道结构的铜-水平板热管,系统地研究了放置方式对其传热性能的影响。实验测试了不同热流密度、不同倾角下热管正常工作时的稳态温度分布和热阻。结果表明,热管热阻随倾斜角度单调增大。这是因为随着倾角的增加,重力与工质回流方向不一致,重力阻碍了工质的回流起到了作用,所以热管的均热性能下降,热阻增大。水平放置时,热管表现出最佳的工作性能和最小的热阻。     

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。     

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.     

平板热管均热器与热沉的一体化设计

提出了平板热管均热器与热沉一体化设计的新思路,加工了交叉孔道式一体化平板热管并进行了实验研究。这种与热沉一体化设计的新型平板热管能有效降低导热热阻,完全消除了均热器与热沉间的接触热阻。对不同热流密度下热管工作时的稳态温度进行测试,比较了一体化平板热管和其他传统结构热管的热阻值,验证了该热管良好的性能。     

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.     

特殊型槽道热管启动和运行特性研究

通过对特殊型"Ω"形槽道热管(长2200mm,经过3次弯曲)进行测试,探究其启动和传热特性。研究表明,当热管常温启动后,冷端不做控温,热端输入一定热量,冷热两端温差保持在2K以内,热管传热性能优异;此热管若要正常工作,其最低工作温度为-15℃左右,热端最大输入功率为10W左右,此时的传热热阻为0.156K·W~(-1)。随着热沉温度的降低,热阻越来越大;随着倾斜角度的变大,热阻越来越小。此热管具有一定的传热性能。     

新型内嵌式热管流型演化与传热特性实验研究

本文面向电蓄热采暖应用设计了一种新型内嵌式热管,通过可视化和传热实验研究了充液率在5%至70%之间变化时热管内部的流型演化规律和传热特性。根据流型演化过程可以将充液率分为小、中、大三个类别。小充液率时,热管内部出现间歇剧烈沸腾过程;中等充液率时,热管内部出现持续沸腾现象,冷凝段受到搅混流的周期性冲刷;大充液率时,气液混合工质在绝热段往复振荡,冷凝段始终存在液态工质。对于充液高度小于加热段高度和充液高度大于加热段高度两种情况,随着充液率的增大,热阻均先降低后升高,但充液高度大于加热段高度时的热阻普遍大于充液高度小于加热段高度时的热阻。10%充液率时热阻最小,80 W加热功率时约为0.017℃/W,此时蒸发段为持续薄液膜蒸发传热,冷凝段为周期性扰动冷凝和强制对流耦合传热。     

脉动热管的毛细管结构和尺度效应实验研究

脉动热管的毛细管结构变化如何影响其性能是研究者关注的问题.本文对毛细管截面为正方形和正三角形,水力直径范围为1 mm左右的回路型脉动热管的传热性能进行了实验研究.结果表明,角管脉动热管的倾角变化时,底加热明显优于顶加热;三角形截面脉动热管的热阻比正方形截面脉动热管的热阻更低.脉动热管在水力直径为1.5 mm时比1mm时的性能要好.实验研究为理论分析打下了基础.     

平行流热管换热器传热性能实验研究

平行流热管换热器综合了热管轴向高效换热和平行流换热器管外高效换热的优点,是一种新型的重力热管换热器。本文基于传热风洞对充注R600A的平行流热管换热器进行传热和流动性能测试。实验中平行流热管换热器的热阻最小仅为0.06 K.W~(-1),换热效率在95%～98%之间;平行流热管换热器的均温性和换热效率受到其管径较小引起的脉动现象影响,冷凝段温度分布出现分层现象。实验结果为平行流热管换热器的优化设计提供了参考依据。     

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.     

多热源热管散热模组的实验研究

本文对目前用于笔记本电脑的多热源热管散热模组进行了实验研究,探索双热源散热模组中两个发热芯片的功率变化、排列位置变化对热管传热性能和散热模组各部分热阻变化的影响规律,对热管散热模组的设计具有一定的指导意义。     

CPU热管散热器的实验研究

为探究热管散热器的散热性能,选取使用热管数量分别为两根、四根、六根的三种重力式热管散热器为研究对象进行实验。这三种热管散热器热管与翅片的结构型式相同,翅化比均接近13.5,因此具有较高的可比性。在风速为1.7 m/s的工况下,测得了两热管散热器最大散热功率为78 W,总热阻为0.57 K/W;四热管散热器最大散热功率为116 W,总热阻为0.36 K/W;六热管散热器最大散热功率为240 W,总热阻为0.19 K/W。六管散热器蒸发端与冷凝端均温性较好,三种热管散热器达到热平衡的时间约为17 min。     

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。     

脉动热管的工质流动和传热特性实验研究

建立了半可视化环路型脉动热管的实验台并进行了实验。结果表明,加热功率较小时管内工质的流型是间歇振动,加热功率较大时管内工质的流型是单向脉动流动。随着蒸发器加热功率的增大,热阻减小。随着脉动热管倾角的增加,热阻是先降后增,60°的实验台倾角会使热阻达到最小。蒸发器的加热位置改变后的影响效果并不显著。不凝性气体的含量对蒸发器和冷凝器运行的温度水平和热阻的影响较大。有些结果是首次发现,对改进脉动热管的物理模型有重要参考价值。     

平板热管在毛细极限下的传热能力研究

建立了多孔毛细芯结构的平板热管在冷凝段不发生堵塞的情况下流动和传热的理论模型,分析了热管在毛细限下的最大传热量和热阻的变化.结果表明,丝网目数的增加和工作温度的升高会增大热管的传热能力,热管工质为水时的传热性能优于工质为丙酮和乙醇时的情况.     

旋转热管流动和传热数值模拟

本文对旋转热管内部工质的流动和传热机理开展研究,建立数学模型,采用VOF模型描述两相流动和传热传质过程,考虑了相变饱和温度和饱和压力的依变关系,获得了工质的速度、温度以及两相分布特性。研究表明,冷凝端和绝热端交界处热阻较大,壁面过冷度大;旋转热管轴向热阻很小,具有较好的等温性;随着传热量增大,冷凝端过冷度和蒸发端过热度均增大,总热阻增大。结果表明该方法可以较好地模拟旋转热管内工质的流动和传热特性。     

两种高性能芯片散热器换热性能比较研究

大型计算机服务器的CPU作为高热流密度器件的典型代表,其冷却问题至关重要,为提高对CPU芯片的冷却效率而提出了一种冷凝段带有翅片的热管型散热器。利用自建实验台,在相同的工况条件下与效能较高的平板式热管散热器进行了对比实验研究。通过散热器总热阻、扩散热阻的实验对比和数值分析认为:在服务器空间条件允许情况下,这种带有强化换热的新型散热器更能满足大型计算机CPU的冷却要求。