亲疏水性对泡沫金属池沸腾换热特性的影响

随着航空飞机和航天器不断向高性能发展,热控制系统的紧凑性和散热效率亟需提高。泡沫金属具有超大的比表面积和高热导率,在航空航天热控制领域具有良好的应用前景。对亲水性和疏水改性泡沫金属内的池沸腾换热特性进行了试验研究,并与未改性泡沫金属进行对比,得出了亲疏水性对不同孔密度和孔隙率泡沫金属池沸腾换热特性的影响规律。测试样件为泡沫铜,孔密度为5、20和40 PPI,孔隙率为85%和95%。结果表明,疏水改性可使泡沫金属内池沸腾的起始过热度降低20%～30%;疏水改性泡沫金属和亲水改性泡沫金属分别在低热通量（q<4×10⁵ W/m²）和高热通量（q≥4×10⁵ W/m²）条件下具有最佳的沸腾换热性能;表面改性对于低孔隙率泡沫金属内池沸腾强化换热效果更加显著,且亲水改性的强化效果优于疏水改性。     

飞行器机载精密仪器温控系统性能的实验研究

为提高飞行器机载精密仪器的性能，设计了一种基于被动散热与主动控温的温控系统。该系统采用热管和辐射涂层作为被动散热装置将仪器内热量传出，再利用半导体制冷器和保温层进行第一级控温，并利用电加热装置进行第二级控温，最后设计控制逻辑进行控温。搭建了验证实验台，测试了不同工况下温控系统的温控精度。结果表明，在不同环境温度和温控系统设定温度工况下，该温控系统的温控精度均在±0.1℃以内。     

孔密度对泡沫金属内湿空气的换热与压降特性影响分析

通过实验研究,得到不同孔密度的泡沫金属内湿空气的换热和压降特性,并对泡沫金属换热器综合性能进行了分析。测试样件为泡沫铜,孔密度为5~40PPI(pores per inch),孔隙率为95%。研究结果表明,由于凝结水的存在,泡沫金属内的湿空气传热系数随着孔密度的增大先增大后减小,孔密度为15PPI时达到最大值;压降随着孔密度的增大而增大,且大于20 PPI时压降增大更明显。综合考虑传热系数与压降因素,泡沫金属孔密度为15PPI时综合性能最佳。     

泡沫金属结构对池沸腾换热特性的影响

本文实验研究了制冷剂在不同结构泡沫金属表面的池沸腾换热特性。测试样件为泡沫铜,样件结构涵盖不同的孔密度(5～40 PPI)、孔隙率(0. 90、0. 95)与厚度(4～8 mm)。实验结果表明,孔密度为40 PPI泡沫金属比5 PPI泡沫金属最大表面传热系数提升了26. 4%;随着厚度增大,泡沫金属池沸腾换热先增强后减弱;孔隙率为0. 90泡沫金属比0. 95泡沫金属最大表面传热系数高13. 2%。根据实验结果,开发了制冷剂在不同结构泡沫金属表面池沸腾传热关联式,关联式与95%实验数据的误差在±30%以内,平均误差为12. 2%。     

泡沫金属结构对排水性能的影响

泡沫金属具有超大比表面积,应用在除湿领域有很大潜力;保证泡沫金属表面冷凝液滴的及时排出是开发泡沫金属除湿换热器的关键,因此必须明确泡沫金属的排水性能。通过动态浸入实验,研究了3种不同润湿性下泡沫金属结构特性对排水性能的影响。研究结果表明：泡沫金属的孔密度越大,孔隙率越低,重力方向高度越大,排水性越差;疏水改性下5~40PPI泡沫金属的排水性能增强,残余水量减少26%~60%;亲水改性下5~10PPI泡沫金属的排水性能增强,残余水量最多降低23%,但15~40PPI泡沫金属的排水性能减弱,残余水量最多增大13%。     

泡沫金属结构对流动沸腾换热特性的影响

随着航空航天领域的发展采用沸腾换热的高效换热技术越来越受到关注,泡沫金属具有比表面积大、导热系数高的优 点,可以强化流动沸腾换热的效果。本文在实验工况为孔密度10-40PPI,干度0.1-0.9,质流密度90-180kg/(m2·s),热流密度12.4-18.6kW/m2的条件下,研究了表面润湿性为未改性和疏水改性的泡沫金属管内制冷剂流动沸腾换热的情况。结果表 明:40PPI泡沫金属管比10PPI泡沫金属管的沸腾换热表面传热系数最多增大了96%;随着干度.质流密度和热流密度的增大,泡沫金属管内流动沸腾换热表面传热系数最多分别增大74%,95%以及48%;疏水改性增加了泡沫表面的成核点数,与未改性相 比可以使传热系数增大10%-30%。     

R1234ze(E)在泡沫金属管内的流动沸腾换热和压降特性

泡沫金属具有超大比表面积和高热导率,将其填充于换热管内可用于制冷空调系统的强化传热。研究了R1234ze(E) 在泡沫金属管内的流动沸腾换热和压降特性。实验工况为：干度0.1~0.9,质流密度90~180 kg·m^-2?s^-1,热通量12.4~18.6 kW·m^-2。测试样件为泡沫铜填充管,孔密度为10~40 PPI、孔隙率为90%~95%。实验结果表明,R1234ze(E) 比R410A的传热系数低2%~10%,两相压降低30%~42%;当干度大于0.8时,低质流密度下泡沫金属管内传热系数随干度的增加增幅更大;泡沫金属在强化流动沸腾换热的同时,造成压降显著增加,换热影响因子的范围为1.23~2.90,压降影响因子的范围为6~45。开发了适用于R1234ze(E) 的泡沫金属管内流动沸腾换热和压降关联式,传热系数和两相压降的预测值与95%的实验值误差分别在±15%和±25%以内。