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.     

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。     

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。     

基于回路热管的可控温辐射器设计与实验研究

为适应地球静止轨道外热流的周期变化,设计了具有温控功能的辐射散热器。该散热器利用回路热管自身热阻的变化实现温度的控制,在较小的温控功耗下达到适应目标温度及外热流变化的要求。研制了一套丙烯回路热管可温控辐射散热器,并完成真空冷背景下的测试实验,结果发现随着补偿器温度的增高,补偿器目标值与实时值的差异越大,补偿器控温-60℃时,稳定状态下温度波动为2.63K,30℃时为5.2K。补偿器控温平均功率增高,时间滞后则减小。     

机械泵驱动两相回路的实时动态模型分析

在航空航天领域,为了加速系统设计及测试进度,通常需要进行半实物实时仿真,即控制器用实物,受控对象采用数学模型。本文开发出了基于Matlab/Simulink的两相传热模块,并用其搭建了某机械泵驱动两相回路的实时动态模型。通过与实验的对比,验证了模型的可靠性,表明该模型满足实时要求,可以在下一步用于半实物仿真。     

新型平板式CPL的性能实验

本文介绍了由本实验室自主研发设计的平板式CPL(Capillary Pumped Loop)系统的组成与结构,以及在该系统上进行的大量的工作性能实验研究,实验结果表明本系统在热负荷低于450 W时具有良好的工作性能;系统储液器的设点温度会直接影响系统的工作温度,系统具有一定的控温能力;当系统的工作温度出现较大程度的波动时,系统的工作能力趋向极限.     

机械泵驱动两相回路的储液器控温策略研究

本文阐述了一种机械泵驱动两相回路的储液器的控温原理,并对待选的两种控温策略进行了解释:一种是基于电压的PI控制,另一种是基于功率的PI控制。文中将它们作了近似等效转换,并用SINDA/FLUINT软件进行模拟。结果显示:当控温点上升时,两种不同控制策略的控温效果大体一致;但当控温点下降时,由于基于功率的PI控制策略包含有Peltier的制冷功能,可以比基于电压的PI控制策略更快到达控温点。另外,基于功率的PI控制策略在死区内的跳跃更少,其应当为优先选择的控制策略。     

自保护控温回路重力热管的特性研究

本文针对换热过程中需要实现高温高压保护和热汇温度控制的问题,提出了一种自保护控温回路重力热管.通过对其运行过程进行动态模拟,揭示了该热管的运行特性,指出该热管具有可靠的高温高压自保护性能,给出了该热管的几个重要参数指标.同时,还研究了基于该热管的太阳能热水系统,证实该热管的引入能实现水箱温度的限位控制.     

毛细抽吸回路中反向式蒸发器内汽、液两相流动的理论分析

本文在建立物理模型的基础上，采用了一个二维计算模型对CPL的单个蒸发器的管内两相流动状态进行了分析和数值计算，分别得出汽、液相流体的速度、压力的分布．并完成系统的过程分析．     

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.     

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。     

高热流密度均温板的传热特性实验研究

针对目前严峻的电子组件散热形势,制造了高热流密度传热组件-均温板,并对其传热特性进行了研究.实验表明该均温板可承受非常高的热流密度.当加热功率达到170W时,热流密度超过了40W/cm2,均温板的上底面最高温度不超过85℃,从而表现出良好的均温和散热特性.热阻随加热功率的增大而减小,并逐渐趋于平缓.     

脉动热管的结构改进及其传热特性的实验研究

通过观察脉动热管的运行过程,并分析其存在的缺点,提出对脉动热管的结构进行改进,合理匹配各通道内的 流动阻力,实现工质在热管里的稳定单向流动,以改善加热段的供液情况,提高脉动热管传热性能。并对充灌率、倾角和 通道大小对改进型脉动热管的传热性能的影响进行了实验研究。     

环路热管技术(LHP)的发展现状

LHP作为一种新型传热装置,经过近三十年的发展,其技术已日趋成熟,并已开始在航天器中应用。本文在作 者对LHP研究的基础上,结合国内外LHP技术的进展,综述了LHP技术的主要研究现状及今后发展的趋势,并论述了 LHP技术的应用前景。     

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.     

工质对平板型LHP运行特性影响的实验研究

本文研制了一套以不锈钢丝网为毛细芯的平板式蒸发器、风冷管翅式冷凝器的环路热管,并着重研究其以甲醇和丙酮为工质时运行特性的差异。实验结果表明,小型平板式LHP具有良好的启动特性和适应变热负荷能力,在相同的工况条件下,以丙酮为工质的LHP温度波动较小,系统启动较快且蒸发器壁面温度较低,但其极限热负荷能力低于甲醇。     

高功率脉动热管的流动和传热特性

在毛细滞后阻力方面,改进了所建立的高功率脉动热管的模型,进一步研究了脉动热管的流动和传热特性.根据控制体进出口液体容积流率的变化和流型的环状流特点,提出了确定毛细滞后阻力的新方法,关联了脉动热管的充液率、传递的功率大小、流速等参数之间的耦合关系,从而进一步说明了显热和潜热贡献的转换关系和传热特性.结果表明,工质的流速主要受毛细管管径、加热段的热流密度、传递的功率大小等影响较大,受毛细管长度的影响较小;总传热量中显热传热量仍占大部分.     

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。