重力辅助平板型环路热管实验研究

研制了一套以不锈钢丝网为毛细芯的平板式蒸发器、风冷式冷凝器,以甲醇为工作工质的环路热管,并着重研究了其在不同热负荷条件下启动特性以及变工况条件下运行特征。实验结果表明,平板式LHP可以在1～10W/cm2热流密度范围内顺利启动,并有良好的适应变热负荷能力,在改变工况的时候系统一般能在3min内重新达到新平衡状态。系统在18～48W热负荷条件下出现波幅和周期不等的温度波动现象。实验系统的热阻在0.29～3.2℃/W之间,热阻与热负荷、系统倾角以及工质充灌量有关,并重点研究了倾角以及充灌量对系统启动及其变工况运行的影响。     

平板型环路热管温度波动现象研究

环路热管(loop heat pipe,LHP)是一种靠蒸发器内毛细芯产生毛细力驱动回路运行,利用工质相变来传递热量的高效传热装置.研制了一套小型平板式蒸发器、风冷式冷凝器的环路热管(mLHP),mLHP的毛细芯为500目不锈钢丝网,工质为丙酮和甲醇.蒸发器、冷凝器以及所有管路均由紫铜制成.着重研究了平板型mLHP在不同热负荷条件下的温度波动特性.实验结果表明,平板式mLHP在某些热流密度区间容易发生温度波动;同时,重点研究了工质对mLHP系统温度波动的影响,并给出相应的合理解释.     

不同加热方式下环路热管蒸发器可视化研究

针对环路热管内部工质相变及流动换热问题,设计了环路热管蒸发器中心通道可视化实验平台,研究了不同加热方式对热管内工质状态和传热特性的影响。结果表明：加热方式直接影响热管10W启动过程,双面加热启动速度最快。相同热载荷时,不同加热方式下环路热管热阻及蒸发器中心通道内液面高度和成核情况存在差异。10W - 40W热载荷时,随着热载荷的增大,三种加热方式的传热热阻均在减小。40W-50W热载荷时,顶部加热方式下的热管性能出现恶化,底部加热传热性能出现停滞,仅双面加热性能稳定并有提高趋势。随着热负荷的增加,蒸发器中心通道内气液界面升高、气泡的产生变得更加剧烈,蒸发器通过吸液芯向储液器的漏热量增加,进而影响环路热管的性能。     

不同加热功率下充液率对无芯环路热管性能的影响

设计了以铝为管材、丙酮为传热工质的无芯环路热管。其蒸发段采用加热带加热,冷凝段用风冷降温。热管依靠蒸发压头使工质循环,并依靠重力作用,使冷凝液回流到蒸发段。搭建试验台并研究了不同加热功率下充液率对无芯环路热管的传热温差、传热量、热效率、热阻和当量导热系数的影响。结果表明:加热功率为150.00 W、充液率为30%时,无芯环路热管的均温性最好;传热温差和热阻均最小,分别为6.75℃、0.045 K/W。传热量132.00 W、热效率0.88、当量导热系数168 125 W/(m·K),均达到最大值。所以,该无芯环路热管在本实验研究范围内的最佳工作条件为加热功率150.00 W、充液率30%。     

立体平板热管强化温差发电性能的实验研究

为提升温差发电装置的发电效率,提出了一种立体平板热管强化性能方法,通过实验对比评估了2种充液率对该立体平板热管均热性能的影响,探究了不同温差下温差发电系统的最大输出功率和发电效率。结果表明：充液率为27.4%时立体平板热管启动过程为分段启动,且温度分层现象明显;充液率为31.7%时立体平板热管可在40℃左右时迅速启动,启动后温度分布均匀性和一致性较好,有利于温差发电系统持续稳定高效发电;基于立体平板热管强化的温差发电系统的最大输出功率和发电效率均随着冷热端温差的增大而增大,且温差发电效率最高可达3.99%。     

仿生叶脉分形微结构表面的平板热管传热性能研究

基于植物叶片的蒸腾作用,以叶脉结构作为蓝本,设计了分形角度为50°、60°、70°、80°、90°的仿叶脉槽道结构,并将其应用于平板热管冷凝端。其中上一级槽道与下一级槽道的长度比、宽度比均为0.7,第一级槽道长度为16.0 mm、宽度为2.0 mm、深度为0.3 mm,并且设置一组未经表面处理的平板热管作为对照。实验结果表明:分形角为80°时性能最优,其冷凝热阻最小可达39.420℃/kW,相比未经表面处理平板热管的热阻降低了40.29%;相对于传统的直槽道结构,置于冷凝端的仿叶脉槽道结构能极大地降低工质流阻,有利于工质回流。     

倾斜角及充液率对脉动热管运行性能的影响

在内径分别为1 mm和2 mm的细铜管弯曲而成的40弯头脉动热管试验装置上,采用R123、水和酒精为工作介质,研究了倾斜角及充液率对脉动热管传热性能的影响.结果表明:在相同的热负荷下,当倾斜角从+90°逐渐转到0°,最后转到-90°时,平均蒸发温度有不同程度的提高;在较低负荷下,倾斜角对运行性能的影响比较明显;对于多弯头数管状脉动热管,重力作用对其传热性能的影响仍然存在,但影响程度随着热负荷的增加及管内径的减小而减弱;最佳充液率范围与管内径、加热模式、热负荷及工质种类等因素有关,在工程应用中,最佳充液率可近似取管内总体积的55%左右.     

常温小温差下的分离式热管换热器充液率研究

分离式热管散热器具有小温差下的高效传热能力,可在一定条件下替代室内空调系统,以达到节能减排的目的。针对分离式热管散热器的应用之需,根据两相流理论和R22工质的热力学性质,建立了最佳充液率的理论模型,进行了最佳充液率的计算及实验研究,分析了不同充液率下蒸发器和冷凝器管壁温度分布的实验结果,讨论了在常温小温差条件下水平布置分离式热管散热器的最佳充液率范围。     

氨工质平板式环路热管的传热性能研究

为了解决平板式蒸发器环路热管面对高集成电子元器件在较长传热距离下的散热能力不足等问题,本文采用更大面积的毛细芯和蒸发器,研制了一个传热距离达到1.6m的氨-不锈钢环路热管系统并进行了大量实验.实验过程中,加热壁面温度控制在70℃以下.实验结果表明,在热沉温度为-10℃的情况下,该环路热管可以在2.5W到180 W的热负...     

分离型热管换热特性的研究

就分离型热管的充液率，传热性能进行了基础性研究。试验结果为设计，使用分离型热管换热器提供了依据。     

The Effect of Disturbance in the Evaporator on the Performance of Capillary Pumped Loop（CPL）

The disturbance, caused by the boiling phenomena in the inverted meniscus type evaporator, is of great importance in the normal operation of the CPL, especially when the heat load is low. By theoretical and experimental studies on this issue, it shows that the evaporator of the CPL operates in a mode of boiling in the wick. By solving a set of momentum equations, it concludes that, this kind of boiling phenomena in the wick cause no notable negative influence on the normal performance of the CPL, although there really exists some adverse influence during the CPL start-up. Additionally, the causes of the dry-out of the evaporator under low heat load are conducted in the paper. The conclusions are verified by subsequent experiments. More details about the experiments are also described in the paper.     

LHP圆盘式蒸发器三维传热与流动分析

通过补充相变蒸发界面传热传质热力学关系式,构建了回路热管(loop heat pipe,LHP)圆盘式蒸发器的流动与传热多区域耦合分析三维数学物理模型,并基于FLUENT软件对某种甲醇-不锈钢平板型蒸发器内的流动与传热情况进行了数值求解。数值分析结果表明,蒸发器内的传热与流动受几何结构影响明显,表现出较强的方向差异;不同热负荷条件下,补偿腔内流体的流动与传热特性呈现出较大差别,受到回流液速度和温度、毛细芯界面蒸发质量流量、毛细芯反向导热和侧壁漏热等多种因素共同影响。计算方法和研究结果,可以为平板型蒸发器内流动与传热特性的定量分析提供依据。     

毛细芯蒸汽槽道孔径对环路热管(LHP)传热性能影响研究

设计并通过3D打印制备了3种毛细芯结构：无嵌入式槽道（蒸汽槽道）毛细芯、嵌入式槽道毛细芯（同孔径槽和异孔径组合槽）。通过实验研究了毛细芯蒸汽槽道对环路热管（Loop Heat Pipe,LHP）传热性能的影响。实验结果表明：在低热负荷启动时,3种毛细芯均能成功启动且蒸发器出口（te-out）及冷凝器进口（tc-in）由于气液两相流的存在出现周期性温度振荡;嵌入式槽道毛细芯启动响应快（76 s）、温度振荡（tc-in）幅度小（±1.0 ℃）,同孔径槽毛细芯稳定温度低（36.8 ℃）,异孔径组合槽毛细芯由于大孔径（500 μm）不利于低热负荷下的蒸发,启动稳定温度高（38.7 ℃）;在变热负荷运行过程中,嵌入式槽道毛细芯有效蒸汽排出面积更大、蒸汽干度更高,在中、高热负荷,温度振荡（tc-in）得到明显改善;异孔径组合槽设计更有利于内部产生蒸汽高效排出,在高热负荷工况下,异孔径组合槽毛细芯壁面温度为85.0 ℃,比无嵌入式槽道毛细芯低了8.0 ℃。     

The Effect of Disturbance in the Evaporator on thePerformance of Capillary romped Loop (CPL)

INTRODUCTIOXWiththedevelOPmentofheatpipeteclmology,severalldndsofcapillarystrUctUrehasbeendeveloped,especiallytheadvertedMeniscusbeeEVaporator(IMTE)duetoitshigh-efficiencyandhighreliability['].Inthepast20years,withtheresearchesonCPL,moredetailsaboutthe~havebeenstUdied.NoW,nearlyallofthedesignedevaporatorforCPLis~.DL~stalevandA.FaghriconductedlotsofhelpfulstUdiesontheheattransfermechanismofthe~[v;Solov'evandKovalev'sexplorationonthissubjectwas-al-soinstrUchveinthisfield[3].Howev…     

热管技术与建筑节能(Ⅱ)--热管节能设计

考察热管换热技术在建筑热回收及节能中的技术适用性及其与工业应用的差异;对节能工程设计中的热管换热器结构形式、材料选择、最佳充液率等一般性工程问题作了系统分析,为实际设计提供方法论指导.     

Experimental Studies on Heat Transfer Characteristics In Inverted Evaporator of Micaro／Miniature Capillary Pumped Loop

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｉｅｓｏｎＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎＩｎｖｅｒｔｅｄＥｖａｐｏｒａｔｏｒｏｆＭｉｃｒｏ／ＭｉｎｉａｔｕｒｅＣａｐｉｌｌａｒｙＰｕｍｐｅｄＬｏｏｐＺｈｕＮｉｎｇ；ＺｈａｎｇＺｈｅｎｇｆａｎ...     

小型轴向槽道热管蒸发段换热系数的研究

通过试验的方法对直径为6 mm,长为210 mm的小型轴向槽道热管蒸发段换热系数进行研究,并得出计算模型。热管管内工作介质为水,蒸汽饱和温度分别为40、50和60℃。通过测定,得出在水平工作状况下,热管管内汽化换热系数受传输功率、温度差和饱和蒸气压的影响不大;汽化形式以蒸发为主;并且通过半理论分析和试验的方法得到在试验条件范围内,热管蒸发段换热系数基本稳定在30 500 W/(m2.℃)±25%。