燕尾形轴向槽道热管瞬态特性的简化模型

为能简单快速预测燕尾形轴向槽道热管热响应特性,建立热管瞬态特性简化二维线性模型。在所建立的模型中,蒸汽假定在某一时刻沿轴向具有固定的温度,热管壁面和吸液芯离散成微小的控制单元,基于控制单元的能量平衡建立控制方程。为验证模型的正确性,搭建燕尾形轴向槽道热管瞬态响应特性测试实验台。测试热管的启动关闭特性,同时也测试了负荷阶梯递增及递减时的瞬态响应特性。比较了实验测量值和模型预测值,两者吻合较好。     

T型正交三支路轴向槽道热管性能实验研究

基于空间光学相机应用需求,提出了用接头将多根轴向槽道热管进行连接组成多支路轴向槽道热管的应用思路。通过实验研究了单接头T型正交三支路轴向槽道热管的性能,测试了在单一支路制冷,另外2支路单独加热及同时加热时不同加热功率条件下该热管的瞬态热响应启动性能和等温性能,并计算了不同条件下的当量导热系数和总热阻。实验结果表明:本文T型正交三支路轴向槽道热管,对其任一支路进行制冷,另外2支路单独加热以及同时加热时,在实验功率范围内热管都具有较好的瞬态热响应启动特性,启动稳定时间约400 s;当量导热系数为铝合金的340～1029.9倍,具有热管良好的高效传热特性;且在不同使用条件下,热管蒸发段与绝热段的等温性都较好,但包括冷凝段在内的整体等温性则存在差异。相比较而言,无论单支路加热还是双支路加热,垂直支路制冷条件都优于水平支路制冷条件。本文实验结果验证了用接头将多根轴向槽道热管进行连接组成多支路轴向槽道热管应用的可行性,且通过实验数据总结的一些规律对多支路轴向槽道热管的工程设计具有一定指导意义。     

“Ω”形轴向槽道热管的启动特性

建立了“Ω”形轴向槽道热管瞬态传热的理论模型并进行了数值求解，研究了该型热管的启动特性。研究结果表明，热管蒸发段、绝热段以及冷凝段的壁面温度在启动过程中能够实现协调一致的动态响应。热管启动后，蒸发段前端毛细半径首先急剧减小，热管壁温近似线性急剧增加，随时间的推进，两者变化速度皆逐渐减缓直至稳定状态。并且，热负荷大小对热...     

"Ω"形微槽热管传热性能的实验研究

本文对一定型"Ω"形轴向槽道热管传热性能进行了实验研究,着重分析了该型热管在水平工况下的轴向温度分布、当量导热系数和总热阻、蒸发/凝结传热系数和最大传热能力.研究表明,该型热管元件具有良好的等温特性和导热性能,可实现高热流、长距离、低温差的热量传输;热管的最大传热能力受其工作温度影响较大,在工作温度较低时具有良好的传热能力,但在高温工况下,传热能力受到削弱.     

燕尾槽微小型热管的实验研究

本文对具有燕尾形(开式三角形)轴向槽道的微小型铜—水平板热管的传热性能,以及热管的倾角、充液率和槽道结构对其性能的影响进行了实验研究。结果表明,重力对热管性能的提高有辅助作用;热管的最佳充液率为1.2左右;燕尾形槽道结构较矩形槽平板热管性能更优越。     

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。     

微槽道热管阵列散热器的传热性能实验研究

本文介绍了平板微热管阵列散热的工作原理,制作了U型微槽道热管阵列散热器,通过与无微槽道热管阵列散热器传热性能的实验对比,在平板微热管阵列、与水平面夹角为45°的微槽道热管阵列和U型微槽道热管阵列热通量及均温性的测试基础上,得到在蒸发段温度≤58℃时,U型平板微槽道热管具有良好的传热性能,在热流密度≥72 W/cm~2的情况下,弯折角度越小,传热性能越好。实验表明:U型微槽道平板热管阵列具有良好的均温性、热响应性及传热性能;微槽道能强化热管阵列的传热效果;在一定热流密度下,弯折角度越小,传热性能越好。     

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。     

新型槽道式平板热管的实验研究

提出了一种新型槽道式平板热管均热器.这种新型结构能使平板热管均热器具有较强的轴向和径向导热能力,并且能在反重力条件下工作.通过实验验证了其良好的性能,得到了最佳充液量.通过比较平板热管与铜板扩散热阻计算值,得到了平板热管的适用条件.     

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。     

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...     

An Experimental Study on the Performance of a Loop Heat Pipe

Modern electronics require better thermal management technologies to ensure long lifetime stability and reliable working. Aiming to evaluate the feasibility for a loop heat pipe being used for the heat dissipation of electronics, a stainless-steel/water loop heat pipe is design and an experimental system to study its heat transfer performance is set up. Experimental results show that at optimal heat load and with the loop heat pipe being aligned perpendicularly to the horizontal plane, its thermal resistance is lowered to be ～0.27 K/W. The loop heat pipe also shows good startup characteristics and can steadily work as well. All these indicate that the loop heat pipe has the potential to be a good solution for cooling of modern electronics.     

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。     

照明用大功率LED回路热管散热器的研究

分析了照明用大功率LED封装的散热特性,提出了一种用于大功率LED系统散热的回路热管;研究了热负荷、倾角、加热方式等对热管的起动性、均温性、热阻等的影响。试验结果表明,所设计的热管散热器的热阻在0.19K/W~3.1K/W之间,蒸发器的均温性被控制在1.5℃以内,满足大功率LED封装的均温性要求,在热负荷为100W时,蒸发器的温度被控制在100℃以下,满足大功率LED结点温度的控制要求。     

高超声速飞行器热管冷却前缘结构一体化建模分析

针对高超声速飞行器工作时前缘恶劣的气动加热环境, 为了保证飞行器前缘的尖锐外形, 提出内嵌高温热管前缘结构. 针对热管内部复杂流动与换热情况, 对内嵌高温热管前缘结构进行一体化建模, 将模型的核心部件液态金属热管工作状况的计算与实验进行对比以验证模型的可靠性. 本文还分析了给定工况下内嵌高温热管前缘结构的热防护效果, 其中壁面最高温度下降了11.6%, 最低温度上升了8%, 高温区和低温区均被封闭在前缘外层区域, 内层温度更加均匀, 实现了热流由高温区向低温区的转移, 削弱了高温区的热负荷. 本文还分析了接触热阻对热管冷却前缘结构效果的影响. 关键词： 热管 前缘 疏导式热防护 气动热     

高温及超高温热管的启动特性和传热极限

根据局部高温、高热流加热等特殊场合的需求,设计、加工了钠高温热管及锂超高温热管,并对热管的启动和极限特性进行了研究。高温及超高温热管能够顺利启动,但启动时应注意可能到来的声速传热极限。端部加热启动时,端部附近管体部分会形成一段等效的加热段,可以将工质从启动时的固体状态到全部熔化形成相变传热及流动循环的时间确定为启动时间。热管的传热极限特性表明,超高温热管应工作在更高的温度和更大的热流密度。热管的结构和工艺优化有利于启动和运行。     

前缘一体化高温热管结构防热效果的实验研究

为了研究复杂构型前缘一体化高温热管结构在高热流密度状态下的防热效果, 设计了飞行器气动加热轨道, 实现了高温热管低状态完全启动、高状态极限考核。然后采用超声速电弧风洞驻点自由射流结合轨道模拟技术, 模拟乘波体飞行器的前缘疏导构件的气动加热环境, 开展了前缘一体化高温热管结构防热效果研究。实验结果表明, 一体化高温热管结构能够多次使用, 低状态下高温热管的启动时间约为115 s, 在高状态下结构依然有效, 降温系数达到24.5%, 验证了前缘疏导式防热结构的防热效果, 可为未来新型高超声速飞行器非烧蚀热防护系统的设计提供指导。      

Heat transfer and Marangoni flow in a circular heat pipe using self-rewetting fluids

In this study, Marangoni flow and heat transfer enhancement in a heat pipe have been investigated. The experiments were carried out at different heat inputs. A constant temperature water bath was used at the condenser section at three temperature levels. Heat transfer coefficients and thermal resistances of the heat pipe were measured for pure water and water/butanol solutions. The experimental results confirmed that the heat pipe filled with butanol solutions showed better thermal performance than the water-filled heat pipe. At maximum heat flux, 25% heat transfer improvement was obtained when 7 wt% butanol solution was used instead of pure water.