乙烷温区低温环路热管设计与实验

为了研究低温环路热管在乙烷温区的启动及运行特征,通过自行设计的样机进行了实验.实验表明,在0.7W的驱动功率下,低温环路热管可顺利实现降温启动;运行时,可传递12W的冷量,并且在9W时,传热热阻最小,为1.14 K/W.     

液氮温区小型轴向槽道热管的实验研究

进行了液氮温区小型轴向槽道热管传热性能的实验研究。实验结果表明,低温热管具有一定的传热能力,热管轴向温差小,热阻小;低温热管在小倾角抗重力情况下也能工作,并且倾角对热管传热性能有重要影响。     

槽道热管在加快低温回路热管主蒸发器降温过程中作用的实验研究

介绍液氮温区低温回路热管结构设计的1种方案.首次采用槽道热管作为低温回路热管的次蒸发器,并对其在加快主蒸发器降温过程中的作用进行了详尽的实验研究.这种次蒸发器的结构简单,并使低温回路热管的整体设计变得简易.实验表明,经过合理的阻力设计,槽道热管形式的次蒸发器能起到加快主蒸发器降温的作用,为研究低温回路热管的传热特性提供了前提条件.     

液氢温区脉动热管实验研究

为了研究脉动热管用于冷却Mg B——2超导磁体的可行性,对一台自行研制的液氢温区脉动热管实验台开展了实验研究工作。充液率为34.2%时,随着加热功率的增大,脉动热管经历了启动、脉动、极限3个阶段,启动阶段中脉动热管传热温差波动很大,传热性能差,而脉动阶段中脉动热管传热温差很小,传热性能好。脉动热管在加热功率为1.28 W时具有最高的有效热导率为19 k W/m·K,此时蒸发段与冷凝段温差为0.28 K。     

微通道冷凝器低温回路热管的实验研究

设计了一套以乙烷作为工质,使用微通道冷凝器的低温回路热管原理样机,并对样机的降温过程、传热性能以及再启动特性进行了实验研究。结果表明:在5 W的驱动功率下该低温回路热管可实现快速降温,在降温过程中通过增大蒸发器的加热功率可以加速回路热管的降温;该样机可以在200 K时能够稳定传输50 W的热量,并且随着加热功率的增大,回路热管的热阻不断减小;在回路热管停止工作后,重新施加热量,该样机仍能够正常启动;该样机在本实验中的最大传热功率为54W,此时的热阻为0.46 K/W。     

乙烷双蒸发器低温回路热管的实验研究

介绍了一套双蒸发器低温回路热管样机的运行特性,包括次蒸发器辅助热管的降温启动性能和系统的传热能力。样机以乙烷作为工质,能够在次蒸发器上施加一定加热功率的情况下更快、更顺利地进入稳定工作状态。实验结果表明,该样机最高能够传递16 W的热量,最低传热热阻为1.3 K/W。     

小型平板式环路热管的反重力运行特性

为满足电子设备高效冷却的需要,本文从提高毛细压力、降低流动阻力、强化蒸发器壁面传热能力以及降低热泄漏方面入手,设计了一种具有新型蒸发器结构的平板环路热管。利用集成蒸气通道的一体式双孔毛细芯替代传统的机械加工微槽道,并在反重力条件下对其传热性能进行实验研究。结果表明:该环路热管具有良好的反重力运行性能,能够在20 W热负荷下实现快速、低温启动,且无温度波动现象;在200 W热负荷下,能够维持蒸发器最高温度在80℃以下,环路热管的热阻仅为0.15 K/W。由于新型蒸发器结构缩短了热传递路径,降低了蒸发/沸腾的强化以及热泄漏,与传统结构的环路热管对比,能够有效提升环路热管的反重力运行能力。     

重力铯热管等温性能研究

为了验证铯热管研制的关键技术,通过测量热管外壁温度,在定温条件下研究了重力铯热管的等温特性和启动性能;同时,分析了冷凝段长度对铯热管等温性能的影响。实验结果表明:当加热炉温度在330~630℃,铯热管均能正常启动;加热炉温度越高,启动越快;在该温区,铯热管具有优良的传热性能;然而,当冷凝段长度为300mm时,铯热管壁面温度出现锯齿状周期波动。从过热度的角度,分析了铯热管内部的沸腾相变传热机理;选择合适长度的冷凝段可避免周期性间歇沸腾的产生。实验结果同时也了证明铯热管在330~630℃温区可作为高效的传热元件,非常适合复现ITS-90国际温标锌凝固点。     

单面波浪平板脉动热管的传热性能

对一种单面波浪平板脉动热管的传热性能进行了实验研究,分析在空气强制对流冷却条件下充液率、加热功率、倾角等因素对其传热性能的影响。研究结果表明,除0°倾角外,脉动热管的最佳充液率为20%～30%,倾斜角度对脉动热管传热性能的影响很小,但90°时相对最好。脉动热管在0°放置时其传热性能较差,在低充液率的情况下甚至丧失脉动效果,主要是工质回流不畅的原因,与平板脉动热管的槽道设计有很大关系。此外低加热功率时热管传热性能存在波动,有时甚至不能启动。     

一种微矩形槽平板热管的数值模拟和有限元热分析

充分考虑了槽道内气液界面摩擦力对热管传热特性的影响,对矩形槽平板热管内部的流动和换热过程建立了数学模型,使用ANSYS热分析软件进行了仿真,对迭代计算出的热管表面中心点温度值与仿真结果进行了比较,误差仅5.27%,两者基本相符,说明所建数学模型时热管理论分析具有指导意义.     

两级同轴型脉管制冷机回热器与脉管壁换热影响的模拟与实验

针对同轴型结构的两级脉管制冷机,采用热力学方法分析了回热器与脉管壁间换热作用对制冷机性能的影响。发现当脉管内热量通过壁面传向回热器时,脉管冷端焓流将增大,进而提升脉管冷指的制冷量。对设计的一台两级同轴型高频脉管冷指进行了数值模拟。模拟结果表明相同结构参数及输入下,引入回热器与脉管壁间的径向换热作用,低温级制冷量由原先的0.55 W@30 K提升至1.39 W@30 K,而对高温级的影响却小到可以忽略。     

Effect of number of turns and configurations on the heat transfer performance of helium cryogenic pulsating heat pipe

The pulsating heat pipe (PHP) is a potential alternative to highly conductive metals such as copper for long distance heat transfer. Effective thermal conductivity and heat transfer capacity of a PHP are two of the most critical factors for practical applications. In this paper, a helium based PHP, which consists of 48 parallel tubing sections, was developed. The lengths of the evaporator, adiabatic and condenser sections are 50 mm, 100 mm and 50 mm respectively. The condenser section was thermally anchored to a Gifford-McMahon cryocooler (GM cryocooler) with a cooling capacity of 1.5 W at 4.2 K. A maximum effective thermal conductivity of 12330 W/m∙K was obtained when 1.1 W heat was applied to the evaporator section at a fill ratio of 70.5%. With the same geometric parameters and operational parameters, the effect of the number of turns on the heat transfer performance was figured out by comparing the 48-turn PHP with an 8-turn PHP. The results show that the temperature difference between the evaporator and condenser sections of the 48-turn PHP is much smaller than that of the 8-turn PHP. The dry-out temperature response, effective thermal conductivity and heat transfer capacity of them are obtained and analyzed. Furthermore, two configurations of the 48-turn PHP, a parallel configuration and a series configuration, are defined. An optimum configuration is proposed and makes a reference to the design of a cryogenic PHP for applications.     

A cryogenic heat pipe coupled between infrared detector and cooler

This paper describes a dummy test of a cryogenic heat pipe coupled between the infrared detector and cooler. The cryogenic heat pipe provides efficient thermal conduction for 2 W power over a 87.5 cm length with a maximum temperature difference of 0.91 K at 82 K operating temperature. The test results have useful applications.     

液氮温区重力辅助深冷回路热管的实验研究

给出了液氮温区重力辅助深冷回路热管结构设计方案,建立了实验系统,对其启动特性和工作性能进行了实验研究.深冷回路热管以高纯氮作为工作液体,工作温区为90 K～126 K.实验结果表明,深冷回路热管能在重力作用下快速启动,在气体管线高于液体管线20 mm的情况下,最大可传送的功率为11W.     

土壤源热泵水平螺旋地埋管换热器换热性能研究

通过建立水平螺旋地埋管与回填材料以及土壤的三维换热数学模型,对水平螺旋地埋管换热器的换热性能进行研究。对影响水平螺旋地埋管与土壤之间换热性能的因素进行分析,包括水的流速、进口水温、螺旋环径、相邻环中心间距、回填材料等。研究结果表明这些影响因素对换热性能（单位管长换热量和单位土壤长度换热量）有着不同程度的影响。     

机柜服务器热管背板换热性能的试验研究

通过测试热管背板系统在不同进风温度、制冷剂冷凝单元（RCU）冷冻水进水温度及水流量工况下的换热能力,分析环境温度升高、系统供水不足等对高密度机柜服务器安全运行的影响,采用模拟负载机柜测试机房机柜安装热管背板后不同位置的换热能力。结果表明,热管背板系统对进风温度、冷冻水温度及流量具备良好的换热适应性,发热量大的服务器优先安装在机柜中下部,发热量小的服务器安装在机柜上部,可以最大限度发挥热管背板的换热能力。     

Condensation heat transfer of R410A inside internally grooved horizontal tubes

Heat transfer coefficients were measured for the condensation of R410A and R22 inside internally grooved horizontal tubes. The experiment was performed for five different kinds of internally grooved tubes of about 8.00 mm o.d. the shapes of which were conventional helical grooved and herring-bone grooved ones. To measure the local heat transfer coefficients, the test section was subdivided into 10 small sections having 1 m working length. The ranges tested are as follows: the refrigerant mass velocity was from 130 to 400 kg/(m²/s) for R410A and R22, and the vapour pressure was 2.4l MPa for R410A and 1.53 MPa for R22. The obtained heat transfer data of R410A and R22 indicate that the values of the local heat transfer coefficients of the herring-bone grooved tube are about twice as large as those of helical one. All measured local heat transfer coefficients of condensation were compared with the predicted values from previous correlations proposed by other researchers, and were well correlated with the empirical equation using the frictional coefficients for each tube proposed by the author.     

乙烷脉动热管的CFD数值模拟研究及实验对比

为了更好地了解脉动热管内部的内在运行机制,本文在实验的基础上采用VOF模型对乙烷脉动热管的传热特性进行了数值模拟研究。结果表明:充注工质后,脉动热管内部形成了随机的气液分布;在启动过程和稳定运行过程中,温度波动的频率随着加热功率的增大而增大;在稳定运行过程中,脉动热管内的流型也在不停地变化。将模拟结果与前期的实验结果进行了对比,验证了所采用的数值模拟方法的适用性。