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。     

小型平板CPL蒸发器耦合计算及优化设计研究

本文建立了小型平板CPL蒸发器毛细多孔芯内汽液两相流动与传热的模型以及金属外壁和工质区的导热模型,并进行耦合求解.分析了金属侧壁效应对蒸发器性能的影响,提出小型平板CPL存在着侧壁效应传热极限.数值结果表明,工质蒸发发生在多孔芯加热表面附近,蒸发器采用单一金属外壁时由于侧壁效应导致系统传热极限低,而上壁采用导热系数大,侧壁及下壁采用导热系数小的新型结构能够明显的提高系统的传热能力,同时使加热表面的温度维持在较低的水平.     

CPL蒸发器多孔芯传热传质特性的新数学模型

毛细循环泵(CPL),由于具有高热传输性能,目前已经成为大功率载荷的电子芯片排热系统的一个重要发展方向,尤其是在航空航天飞行器上。选择一种具有较大相变潜热的工质,例如甲醇, CPL可以传输相当大的热流。本文对CPL蒸发器多孔芯流动和传热的数值模拟提出了一个新的发展方向,就是在计算中加入非饱和模型数值计算。文中阐述了加入非饱和计算的三层模型对真实模拟蒸发器多孔芯流动和传热问题的重要性,并给出了应用新的三层模型所得到的初步计算结果。     

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。     

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。     

环路热管毛细芯有效导热系数的实验研究

通过建立相关测试平台,对一系列环路热管用烧结毛细芯的有效导热系数进行了实验研究,分析了组元配比,孔隙率和浸润工质等参数对有效导热系数的影响。研究发现烧结镍铜毛细芯有效导热系数显著低于单一组元毛细芯,并随着孔隙率的增加而降低,饱和了水的毛细芯导热系数相比干态毛细芯的导热系数有所增加。实验结果与文献中的有效导热系数模型比较,Alexander模型与实验数据拟合最为良好。     

工质热物性对脉动热管运行性能的影响

工质热物性显著影响脉动热管的流动与传热特性。本文通过理论计算及实验研究,定性分析了工质热物性对临界直径、毛细滞后阻力、启动运行及传热极限等方面的影响。研究表明,为保证脉动热管的运行性能,在设计阶段应综合考虑工质、管材及管径大小等因素。首先,根据使用场合的热流密度及运行温度高低合理选取工质种类;然后,选用合适的管壁材料,尽可能减少液塞与管壁之间前、后接触角不同引起的毛细滞后阻力;最后,确定管内直径范围。本文工作旨在为脉动热管的设计和选用提供一些依据和参考。     

工质及材料对基于AMTEC多孔芯蒸发器性能的影响

以基于AMTEC的碟式太阳能热发电系统的毛细抽吸两相回路多孔芯蒸发器为对象,建立轴对称恒温相变模型,研究了分别以钠、钾、钠钾合金为工质时的毛细多孔芯及液体通道内压力、速度和温度分布,以及多孔芯材料分别为高温陶瓷、不锈钢、镍时的蒸发器内热质传输特性。结果表明,以钠钾合金为工质的多孔芯内表面温度要明显低于钠和钾;以高温陶瓷为多孔芯材料时,多孔芯内表面温度最低,使用镍为多孔芯材料时,内表面温度最高。     

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。     

热管喷射式空调系统中喷射器的研究

利用热管和喷射器复合所组成的空调系统是一种可利用太阳能和备类余热的无泵型新型空调系统。该系统利用喷射器代替压缩机,利用热管内的毛细芯实现工质循环。本文分析了喷射器的流动特性,采用一个简化的一维模型计算了喷射器的喷射系数。设计了一种专用的小型内置式喷射器,对一太阳能热管喷射式空调系统的制冷特性和性能系数进行了数值模拟。模拟计算表明,喷射器的结构和运行特性对热管喷射式制冷系统的性能有明显的影响。     

Thermal Performance of a Capillary Pumped Loop for Automotive Cooling

The design and test results for a capillary pumped loop (CPL) for thermal management of up to 210 W at the source and heat transfer over a distance of 1 m are discussed. The design configuration of the CPL evaporator consists of an internally grooved aluminum evaporator, 31.70-mm outer diameter and 500-mm long, fitted with a porous ultra-high molecular weight polyethylene wick, 8- to 15-μm pore radius, and 38% porous volume. Heat was transferred using a stainless steel tube of 4.5-mm internal diameter for vapor and liquid lines. High-grade acetone (99.99% pure) was used as the heat transfer fluid inside the loop. In the tests, thermal characteristics of the CPL were specifically studied with respect to the temperature control capability using an active thermal device on the reservoir and to the start-up process through pressure priming of the capillary evaporator. The loop was able to start-up successfully at both low and high heat loads, although proper priming of the wick structure before start-up was necessary to attain low evaporator temperatures during steady-state operation. While maintaining constant reservoir temperature through active means, the loop was able to control evaporator temperature within 55 ± 3°C, even with changing input heat from 30 to 210 W. Total thermal resistance from the evaporator surface to the surroundings was 0.19° to 1.15° C/W with the minimum value achieved at the maximum heat load of 210 W. This study is intended to illustrate the thermal potential of the CPL as an effective temperature control device in automotive applications.     

两相毛细泵环蒸发器性能的实验研究

本文对两根毛细泵环反向式蒸发器的传热性能进行了实验研究．研究了不同槽道结构尺寸及不同毛细材料组合对蒸发器传热性能的影响，并研究了蒸发器入口液体不同的过冷度等因素对蒸发器传热性能的影响。     

小型平板CPL蒸发器预热驱动过程研究

分析了小型平板CPL蒸发器毛细多孔芯上下表面温差对启动的影响,建立了蒸发器满液启动的数学模型.结果表明,对不同的金属外壁,多孔芯上下表面平均温差存在一个最大值,铜壁时,温差较小,侧壁效应明显;采用不锈钢壁及上壁铜、侧壁下壁不锈钢时,温差大,侧壁效应小;采用不锈钢外壁时蒸发器加热面的温度过高.上壁采用导热系数大、侧壁下壁为导热系数小的金属对小型平板CPL蒸发器的正常启动以及降低加热表面温度非常有利.     

Effect of electric field on the enhanced heat transfer characteristic of an evaporator with multilayered sintered copper mesh

In this paper, it was investigated experimentally that the effect of different kinds of working fluid on the thermal performance of evaporator with capillary wick consisted by multilayered sintered copper mesh under different electric field strengths at the operating pressure of 1.01 × 10⁵ Pa R141b and R123 were used as the working fluids. The electric field strength in this study was in the range of 0kV/m–1600 kV/m, respectively. The experimental results showed that the applied electric field strength has significant effect on heat transfer characteristic. The heat transfer enhancement effects increased with the increase of the electric field. Under the applied electric field strength, the maximum heat transfer enhancement factors could reach as high as 1.5 and 1.32 for the two kinds of working fluids in the experiment.     

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.     

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...