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.     

基于AR功率谱的振荡热管循环运行特性分析

本文可视化实验观测了振荡热管在准稳定运行状态下管内工质的循环运行模式,并引入现代自回归(AR)模型功率谱分析方法分析了两种工质循环运行模式下振荡热管壁温振荡信号的频谱特性。研究表明:不同循环运行模式下振荡热管各工作段壁温的时域振荡信号各具特征,其AR功率谱密度图能够有效反映振荡热管循环运行的频谱特性并提取壁温时域振荡信号中的主频信息,它可以成为辨识振荡热管内工质循环运行模式的有效工具。     

槽道尺寸对平板式环路热管性能的影响

设计开发了一套平板式环路热管,比较了2 mm×1.5 mm和1 mm×1 mm(高×宽)两种蒸气槽道环路热管在不同倾角和充液率下的性能。结果发现,两种蒸气槽道在相同条件下最低启动功率相同,但前者启动时间和过渡时间较后者短。稳定运行时,除充液率为55%且功率小于150 W外,其他情况下前者运行温度比后者低。变工况运行时,随功率的增大,温度后者变化很大,而前者变化较小,前者自适应能力强。对于传热特性,两种槽道环路热管的热阻都随功率的增大而逐渐减小,最后趋于平稳;对水平、充液率为55%的系统,功率较小时前者热阻较大,功率增大后,其值大幅减小,215W时仅为0.12℃/W。     

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.     

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%。     

基于混合工质小型环路热管的实验研究

为满足高寒地区和机载设备中电子设备对散热装置较宽工作温度的要求，本文提出采用乙醇-水混合物作为环路热管的工质，开展了乙醇浓度对环路热管启动特性和热输运性能影响的研究。实验表明：基于乙醇-水混合工质的环路热管能在低功率下启动，随着工质中乙醇浓度的减小，最小启动功率、启动温度升高，启动性能变差；使用混合工质可以改善环路热管...     

平板型环路热管应用于LED的启动特性研究

本文将平板型环路热管应用于大功率LED的散热,通过实验研究了加热位置、放置方式和功率对启动特性的影响.蒸发器内的汽液分布影响着从蒸发器到补偿器的热泄漏,从而影响启动特性.如果非有效蒸发区内的液态工质量越多,则热泄漏越小,环路热管越容易启动.此外,补偿器内工质往液管流动,相当于补偿器对外做功,自身能量有减少的趋势,促使形成循环所需的更大压差.     

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。     

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。     

小型复叠式空气源热泵采暖系统性能影响因素的实验研究

本文探讨了循环水流量﹑热水温度及环境温度等参数对小型复叠式空气源热泵采暖系统性能的影响。实验结果表明:在一定温度范围内,随着制取热水温度的升高,热泵的制热量逐渐降低,热泵的输入功率逐渐增大,系统COP呈下降趋势;当制取的热水温度相同、环境温度较高时,热泵的制热量、热泵平均COP值较高;在一定流量范围内,循环流量越大,热泵的制热能力越高,当制取热水的温度相同时,大循环流量下高温环路的压缩机排气温度越低,运行越稳定。     

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。     

毛细相变回路热力学和水动力学分析

基于质量守恒、能量守恒方程,耦合环路热管各关键节点处压力、温度及传热传质关系,通过计算冷凝器中汽液界面位置,将环路热管内压力损失分为蒸汽侧压损和液相侧压损,并构建了从局部到整体的稳态运行数学物理模型,重点分析了冷凝界面位置和蒸发器热泄漏对环路热管稳态运行的影响规律。发现,低热流密度下,冷凝界面越靠近蒸汽出口越有利于提高环路热管的传热性能,但随着热流密度增加,冷凝位置对环路热管稳态性能的影响程度越来越小;抑制热泄漏或增加流入补偿室内的冷量,均可增大毛细芯两侧温度梯度,降低运行温度,进而提高环路热管的传热性能。     

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。     

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。     

环路热管式光子吸收器的换热可行性

利用环路热管换热技术对光子吸收器进行换热可以提高光子吸收器的换热效率、减小其结构尺寸,而且运行时无振动,是未来高性能加速器中设计光子吸收器的重要技术储备。分析环路热管在光子吸收器上应用时的传热性能,发现目前环路热管的换热能力完全满足光子吸收器的换热需求,但热沉的结构、特别是导热距离需要严格优化。利用航天五院C18型号环路热管,优化设计了一台环路热管式光子吸收器样机,数值模拟其运行时的温度分布,并实验测试了光子吸收器样机的总体换热能力。     

平板式mLHP的仿真与实验研究

环路热管是一种靠蒸发器的毛细芯产生毛细力来驱动回路运行,利用工质相变来传递热量的高效传热装置.本文研制了一套不锈钢外壳,以氨为工质的小型平板式环路热管(mLHP),并着重研究其在不同热负荷条件下启动特性及变工况条件下的稳定运行特征,通过对平板 mLHP 运行机制理论分析,建立了合理的数学物理模型,实现了对整个系统动态仿真.实验结果表明,小型平板式 mLHP 可以在不同热流密度下快速启动,并具有良好的适应变热负荷能力.实现了平板式 mLHP 系统中各个主要节点的压力、温度和流量的动态仿真,与实验数据对比,仿真结果和实验数据吻合较好,加深了对 LHP 系统运行机理的理解.通过实验和动态仿真结果对系统结构进行优化,为应用在电子器件散热的高效率平板式 mLHP 系统的设计与优化提供依据.     

散热板内预埋热管启动特性实验研究

测定了卫星散热板内预埋热管的启动特性,通过给热管热端输入一定温度热源,使热管能够持续稳定工作,同时获得整个过程中热管热端、冷端及热管周围温度变化数据。实验结果表明:不同形状的热管,启动条件会有所不同,即使热管形状完全相同,也会因其内部结构、工质含量甚至是预埋位置的不同而导致其启动条件的差异,同时本次实验所得数据也为今后热管的研制及测定提供可靠依据。     

低温环路热管(CLHP)的实验研究

研制了一套氮工质低温环路热管,实验测试了CLHP系统启动、运行特性、周期性热负荷以及环境寄生热等性能。结果表明,CLHP系统在工作温区内能够顺利启动,可在加热负荷突然变化的条件下正常运行,显示出CLHP具有优良的运行特征,次回路可以有效解决CLHP系统在超临界环境中的启动问题。     

高传热能力热管的理论分析及实验研究

本文从汽相通道Ｖ型槽道内液态工质的分布规律入手,对不同Ｖ型槽结构内液态工质的分布进行了分析,得到了汽相通道的温度分布规律以及Ｖ型槽结构与热管最大工作能力的基本关系,对热管在微重力条件下的工作特性进行了模拟计算,从理论上印证了实验中观察到的基本现象,并结合实验研究提出了优化热管内Ｖ型槽道结构的基本方案。     

环路热虹吸管间歇沸腾可视化实验研究

针对两相环路热虹吸管中出现的间歇沸腾不稳定现象,分别以R134a、水和无水乙醇作为工质,通过流场可视化实验观测,探究了间歇沸腾出现的条件及其对环路传热特性的影响。实验结果表明,在中等充液率和中等加热热流密度条件下更容易发生间歇沸腾现象;流型的周期性变化引起环路内部压力和温度波动,同时会增加环路的均温性;流型变化和波动特性因工质不同而有所差别,水作为工质时,波动周期更长,流型变化及压力波动更复杂。