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。     

内嵌热管型散热器设计研究

针对工程应用的需要,设计了一种内嵌热管式的散热器,采用三根烧结芯热管作为散热器芯体,通过锡焊降低热管和壳体的热阻,提高了散热器的传热性能。通过实验测试验证了散热器在不同风速下的性能和均温性,同时进行了倾斜以及高温环境适应性测试、验证。该散热器具有传热快、均温性好、环境适应性强等优点。     

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。     

重力热管喷涌不稳定性调控判据

重力热管内的两相流型对其工作特性有着至关重要的影响.本文借鉴垂直圆管内两相流型转变的实验研究结果和近饱和自由降膜流始发沸腾的观测结论,通过简化分析,给出重力热管蒸发段内由泡状流向弹状流过渡的流型转变判据.在低饱和蒸汽压和高过冷度下,这种流型转变将导致周期性振荡的两相流不稳定性,这就是喷涌不稳定性;因此,流型转变判据也就是喷涌不稳定性调控判据.文中还结合数值计算实例,指出影响流型转变的重要因素.     

冷藏陈列柜相变蓄冷搁架的强化传热特性研究

为了降低冷藏陈列柜在融霜过程中食品温度的上升和改善柜内温度场分布,设计了带有相变蓄冷材料的热管型搁架,研究其传热性能。结果发现:热管改善了蓄冷搁架前后方向的传热性能,但左右两侧温度分布不均匀。针对此问题提出了在蓄冷搁架内添加肋片进行强化传热,研究结果表明:在蓄冷搁架中添加肋片可以使搁架温度场均匀性得到改善,显著提高蓄冷搁架的蓄冷速率。     

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.     

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。     

高性能计算机用热管复合制冷系统设计研究

根据高性能计算机全天候温控的需要,提出了综合应用蒸气压缩和动力型分离式热管制冷技术的复合冷源方案。在冬季及春、秋过渡的低温季节,运行热管循环不仅大幅降低环控装置的能耗,而且可以避免在低温环境运行压缩式制冷易发生的冷启动、回油润滑等问题。提出了蒸气压缩制冷、蒸气压缩/热管复合制冷和热管制冷的分区工作模式,引入复合制冷模式有效拓宽了热管运行温区,大幅提高了制冷系统的综合COP。模拟分析了在北京地区应用热管复合制冷技术的节能性能,相比常规的压缩制冷节能率高达40%。研究表明:热管复合制冷系统具有显著的节能减排优势,特别适用于全天候工作的机房、基站等高热密度电子集成系统的温控。     

用于高热流密度器件冷却的热管散热器实验研究

针对大型计算机服务器CPU的耗能量,探讨了一种新的热管排布方式的散热器,并对其散热性能进行了实验研究.研究结果表明,采用此种热管散热器,最高热流密度为74.3W/cm2,其冷却风速控制在4m/s即可满足芯片冷却要求.同时根据模拟计算得到的散热器底板温度分布,可有助于对热管排布方式的优化设计.     

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。