单回路紫铜_水脉动热管传热性能的实验研究

实验研究了单回路紫铜—水脉动热管在水冷方式和定传热功率时,冷却水流量、倾角、管径和充液率4种因素对热管传热性能,包括管壁测点温度、冷热段均温、传热温差、传热热阻和温度振幅的影响规律,得到提高传热性能的一些措施。结果显示:水平放置的单回路脉动热管无法启动;30°以上倾角管内可产生振荡,增加倾角可降低传热热阻;定加热功率下,冷却水流量存在最佳值,过大和过小都会增加传热热阻;在脉动热管允许管径范围内,增加管径可大大降低传热热阻;相同传热功率时,30%充液率热管的传热热阻明显低于70%充液率管;小而均匀的壁温振荡比大幅锯齿状振荡时的传热性能好。     

乙醇_水双工质脉动热管传热性能实验研究

通过对乙醇-水双工质脉动热管在风冷条件下进行的实验研究,探讨了加热功率、体积配比和充液率对热管振荡和传热性能的影响。结果显示,在实验条件下,功率小于100 W时,充液率、体积配比和加热功率对热管传热性能的影响较明显;中高功率时热管稳定性与热管中液态水体积份额有关,且随水份额增大热阻降低。而水份额低于21%时,热管稳定性较差,且水的份额越小,不稳定出现时的功率越低。50%~70%充液率热管的传热性能要优于30%充液率的热管,体积配比相当的热管振荡特性和传热性能相对较差。     

不同充液率和加热功率下乙烷脉动热管传热性能研究

通过实验研究了在充液率为30%～70%,加热功率为10～60 W的工况下乙烷脉动热管的传热性能。结果表明:随着加热功率的增加,冷凝段和蒸发段的温度波动依次经历了低幅低频、低幅高频、高幅高频和高幅低频的振荡模式;在中低加热功率下,蒸发段和冷凝段的温度振荡波形相位角相差180°,而当高加热功率时,蒸发段和冷凝段的温度变化是同步的;在不同的加热功率下,脉动热管均在50%充液率时达到最佳传热性能;脉动热管的传热性能随加热功率的增大先增强后减弱,其存在最佳加热功率使得脉动热管的换热效率最高。     

环路型脉动热管的工质流动和传热特性实验研究

建立了部分可视化的环路型铜-乙醇脉动热管试验台,研究了充液率、倾斜角度、环路数目等因素对脉动热管传热性能的影响。结果表明:不能形成脉动效应时工质的流型是间歇振动,形成脉动效应时工质的流型是弹状流或环状流;最佳倾角为70°~90,°最佳充液率在50%左右;热阻随着环路数目的增加而减小。     

振荡流热管在太阳热水器上的应用

通过室内实验,研究柱型振荡流热管的传热特性。实验结果表明:加热功率越大,热管的传热性能越好。在相同加热功率下,热管的当量导热系数随倾角的增大先增大后减小,热阻随倾角的增大先减小后增大,在倾角为60°时传热性能最好。倾角为60°加热功率为65 W时,当量导热系数为23406.67 W/(m·K),热阻为0.61 K/W。对玻璃真空管振荡流热管太阳热水器进行室外热性能实验,实验结果表明,太阳热水器平均日效率为56.9%,平均热损系数为3.08 W/K。     

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%。     

甲醇乙醇混合工质振荡热管传热性能研究

混合工质可为振荡热管带来独特的传热性能．比较甲醇、乙醇纯工质以及甲醇-乙醇混合工质振荡热管在不同充液率时的热阻随加热功率的变化情况,结果发现：在小充液率（45％）时甲醇-乙醇混合工质和乙醇振荡热管开始烧干时的加热功率高于甲醇工质振荡热管;在加热功率不是很大（低于65W）和大充液率（62％～90％）时,甲醇以及甲醇-乙醇混合工质振荡热管的传热性能优于乙醇振荡热管;在大加热功率（高于65W）和大充液率（62％～90％）时甲醇以及甲醇-乙醇混合工质振荡热管的热阻十分接近,均低于乙醇工质振荡热管的热阻,且热阻随着充液率的增加曲线变化越来越平缓．     

石墨烯/丙酮纳米流体振荡热管传热特性研究

通过实验研究了不同质量浓度的石墨烯/丙酮纳米流体振荡热管不同充液率下的传热性能。结果表明,小充液率(45%)下,石墨烯/丙酮纳米流体振荡热管的热阻均小于纯工质丙酮,但烧干现象并没有得到明显改善;中等充液率(62%~70%)下,石墨烯/丙酮纳米流体振荡热管较纯工质丙酮来说不再发生烧干现象,纳米流体振荡热管的热阻随着加热功率的增加而明显降低,浓度为0.01%时具有较为明显的传热优势;大充液率(90%)下,石墨烯/丙酮纳米流体振荡热管的传热性能则普遍优于纯工质,且随着加热功率的增加,传热性能的优势更加明显。     

单回路脉动热管传热特性研究

试验研究了单回路紫铜-水脉动热管在3种充液率下的传热性能,理论分析了不同加热功率和充液率下工质的干度、流速、显热和潜热及其份额的变化特性。结果显示:较小传热功率时,减小充液率或增大加热功率会提高热管的传热性能;而较高传热功率时,充液率和加热功率对热管的传热性能影响较小。增加传热功率或减小充液率,会提高管内工质的流速及流量,提高热管的潜热传热量及潜热传热份额;显热量随加热功率和充液率的增加而增大。     

脉动热管运行可视化及传热与流动特性的实验研究

对脉动热管的运行进行了可视化实验 ,在不同的充灌率、倾角、截面形状、加热量条件下对脉动热管的运行进行了测试 ,实验结果表明 :脉动热管是一种十分有效的散热技术 ;脉动热管存在传热极限 ;在最佳充灌率 (5 0 % )和最佳倾角 (5 0°)下运行的脉动热管传热极限最高 ,高热流密度下的传热热阻最低 ;当热流密度较小时 ,三角形通道的脉动热管要优于正方形通道的脉动热管 ,但当热流密度较大时 ,通道形状对热阻和单位截面传热极限影响不大 ;通道大小对热管的热性能影响很小     

氧化石墨烯脉动热管传热性能实验研究

通过实验研究以氧化石墨烯分散液为工质的脉动热管的传热性能。实验采用1mg/m L的氧化石墨烯分散液,所得结果与以去离子水为工质的脉动热管传热性能进行比较发现:氧化石墨烯对以去离子水为工质的脉动热管传热性能具有强化作用,但是和脉动热管的加热功率密切相关。在加热功率低于20 W时,氧化石墨烯对脉动热管的强化作用较弱;当加热功率在30~60 W时,氧化石墨烯对脉动热管的强化作用较强,在3.71%~11.33%之间,且强化作用随加热功率的增大呈逐渐增强趋势;但随着功率继续增大,氧化石墨烯的强化作用逐渐减弱,当加热功率达到80 W后,热管传热性能减弱,原因可能是氧化石墨烯颗粒出现了沉降现象。     

四氧化三铁纳米流体强化热管换热的实验研究

通过实验研究四氧化三铁（Fe3O4）纳米流体重力热管的传热性能。在不同输入功率、不同充液率、不同纳米流体质量浓度的工况下测试热管的外壁温度,再理论计算其等效对流传热系数、热阻。结果表明：当充液率为50%,输入功率为40W时,水基液重力热管和纳米流体重力热管都有最高的等效对流传热系数,并且纳米流体质量浓度为1%时,重力热管具有最高的等效对流传热系数5455.4 W.m-2.K-1,较水基液重力热管最多可增大79.1%。四氧化三铁纳米流体运用于重力热管可以有效减小其热阻、强化其传热性能。     

大长径比热虹吸管微倾角下传热特性的实验研究

文章针对不同充液量且长径比均为191的铜-水热虹吸管进行了实验研究,并对比分析了其在水平及微倾角状态下的传热特性。在冷却水流量恒定状态下,测量不同加热功率的热虹吸管轴向各测点温度及冷却水进出口水温,考察热虹吸管的轴向温度分布特点及变功率时各测点温度响应情况,计算对比分析热虹吸管的等效对流换热系数。实验结果表明,水平状态下,充液率为20%,30%和45%的热虹吸管,即使在低加热功率下也无法良好传热;充液率为14%的热虹吸管,在加热功率低于10 W时,传热性能良好。微倾角状态下,充液率为14%的热虹吸管传热性能大为改善,其蒸发段、冷凝段及等效对流换热系数均随着加热功率的增大而增大,但在加热功率达到40 W时会出现温度振荡现象。     

多通道并联回路型脉动热管运行特性的试验研究

针对回路型脉动热管进行了管路结构形式调整,制作了多通道并联回路型脉动热管并建立试验系统,选用丙酮和无水酒精作为工质,在相近热力工况下通过试验考察多通道并联回路型脉动热管和典型回路脉动热管在不同加热工况下的运行情况,并进行比较.结果表明:多通道并联回路型脉动热管与典型回路型脉动热管具有相似的启动特征,但其在运行中具有更好的稳定性,不易出现干烧现象;其传热效果也优于典型回路型脉动热管,具有较低的运行热阻,低充液率(34%)时的传热效果优于高充液率(51%、68%)时,具有较高的传热极限.     

氧化石墨烯对脉动热管传热性能的影响

实验选用外径为4mm、内径为2mm的铜质脉动热管研究了氧化石墨烯对以去离子水和体积分数为50%的乙醇溶液为工质的脉动热管传热性能的影响。实验分别采用加有少量氧化石墨烯的去离子水溶液(简称氧化石墨烯水溶液)和体积分数为50%的乙醇溶液(简称氧化石墨烯乙醇溶液),氧化石墨烯质量分数均为0.03%。实验发现：氧化石墨烯对以去离子水为工质的脉动热管传热性能具有强化作用,对以体积分数为50%的乙醇溶液为工质的脉动热管传热性能的影响较差,但都和脉动热管的加热功率密切相关。对于以去离子水为工质的脉动热管,在加热功率低于20W时,氧化石墨烯对脉动热管的强化作用较弱；当加热功率在30～60W之间时,氧化石墨烯对脉动热管的强化作用较强,在3.71～11.33%之间,且强化作用随加热功率的增大呈逐渐增强趋势；但随着功率继续增大,氧化石墨烯的强化作用逐渐减弱,当加热功率达到80W后,热管传热性能减弱,原因可能是氧化石墨烯颗粒出现了沉降现象。     

弯折和倾角对微槽道扁平热管传热特性的影响

研究了弯折和顺重力倾角对具有梯形微槽道的铝—丙酮扁平热管传热特性的影响,搭建了可变重力倾角热管传热性能实验台,在冷凝段采用第三类边界条件下进行测试。结果表明,顺重力倾角可显著提高热管传热极限,30°及以上的倾角可使传热极限从40 W左右提高至90 W以上,同时热阻在高热流时达到0.1 K/W的低位。弯折可有效降低热阻,30°弯折可使热阻整体降低23.6%以上,从而提高等效导热系数,在高热流和小倾角下效果更佳,最大等效导热系数可达1.47×10~4 W/(m·K)。在热管设计与应用时,合适的弯折和倾角可帮助提高热管传热性能。     

长距离环路热管传热性能实验研究

基于航空航天等领域对环路热管长距离传热的需求,设计制造了一套传热距离8.1m的圆柱型蒸发器环路热管,试验了不同加热功率、不同冷凝温度下该环路热管的启动和变工况运行性能,并对其热阻及最大传热能力进行了分析。研究结果表明：当其他条件一致、初始气液分布相同和不同时,加热功率由100W增大至160W后,本研究中的环路热管启动时间和启动温升均发生一定程度的下降;加热功率100W时,冷凝温度由10℃降低至-10℃使得环路热管启动时间增加,加热功率160W时,冷凝温度由10℃降至-10℃对环路热管的启动时间影响不大。在冷凝温度0℃下,该环路热管在100~500W范围内均能稳定运行,且200W时环路热管传热效率最高,传热温差最小,稳定运行温度最低;另外,由于系统传输距离较长,每个工况达到稳定所需要的时间也较长,分布于1000至3500S内。随着加热功率的增大,环路热管热阻先减小后逐渐增大,该环路热管传热热阻最大不超过0.09℃/W,最小为0.024℃/W;随着传热距离的增大,管路的热损失增加,总压降和热阻也变大。当传热距离基本相同时,蒸发器容积的大小、冷凝器的冷凝能力及气液管线的布置形状均在一定程度上影响环路热管的最大传热能力。     

多壁碳纳米管水基纳米流体重力热管传热特性数值模拟

为揭示多壁碳纳米管水基纳米流体应用在重力热管中的传热特性,基于多相流模型(VOF)建立其重力热管数值模型,并将数值结果与实验数据进行对比验证。以热阻作为性能评价指标,改变加热功率和充液率,讨论二者对热管换热性能的具体影响。通过添加传热传质源项来编写用户自定义函数(UDF)完成内部流体蒸发冷凝过程中的相变模拟。模拟结果表明:该数值模型能够较好模拟多壁碳纳米管水基纳米流体应用重力热管内部复杂的流动与传热过程;在选定的加热功率及充液率参数范围内,该重力热管的整体热阻随蒸发段加热功率的增大而减小,随充液率的增大而增大。     

铜-R22分离式热管传热特性的试验研究

采用铜管模拟分离式热管蒸发段,以R22为工质,在热流密度1～5 kW/m2、蒸发温度30～60℃和蒸发段倾角10°～90°范围内,研究了这种分离式热管的传热特性.分析了热管的启动特性以及热流密度、蒸发段倾角和充液率对其传热特性的影响.结果发现:以R22为工质的分离式热管具有良好的启动性,蒸发段合理的充液率为80%～100%,在试验参数范围内,热流密度、蒸发段倾角和充液率对热管的传热性能没有明显影响.     

下冷式脉动热管太阳能集热器传热性能实验研究

实验研究和分析了一种新型下冷式脉动热管太阳能集热器的传热特性。与传统太阳能集热器相比,下冷式脉动热管太阳能集热器水箱位于底部,真空玻璃管不盛水并嵌于水箱上,脉动热管作为传热元件,一部分置于真空玻璃管内,另一部分封于水箱中。实验过程中通过调整脉动热管冷热段间的比例,研究不同情况下集热器启动、运行特性及传热性能。结果表明,在集热器倾角为70°、脉动热管充液率为55%的情况下,脉动热管的当量导热系数随冷热段比例的减小而先升后降;当冷热段比例为47%时,脉动热管的启动温度最低、传热性能最优。