脉动热管稳态运行的理论模型研究

建立了脉动热管稳态运行机制的物理和数学模型。针对脉动热管中工质的实际流动状态,改进了模型中的流动机理和毛细滞后阻力机理,并耦合脉动热管的充液率、蒸发凝结两相传热模型进行了迭代求解。结果显示,潜热传热量占总传热量的比例在30%以内,管内工质流动属于湍流流动状态,表明改进后的求解模型比较符合脉动热管实际运行工况,较为准确地反映了脉动热管的流动和传热规律。     

多通路并联回路板式脉动热管可视化及启动性能试验研究

针对多通路并联回路板式脉动热管搭建试验台,选用无水乙醇作为工质,在不同的充液率、倾斜角度和加热功率情况下,观测工质的流型以及流动方式的变化,分析脉动热管的启动特性。结果表明,工质的流型为泡状流,汽液塞间隔分布的塞状流,塞状流与环状流并存的混合流,整个通道中不存在完全是环状流的流型;充液率为10%时,工质主要分布在脉动热管的中间部位,充液率为35%~85%,工质分布的均匀性增强;运行过程中工质以塞状流(靠近冷凝端)和环状流(靠近加热端)并存的混合流形式存在,随着加热功率的增加,环状流的平衡位置逐渐向冷凝端移动;启动方式为温度渐进式,启动时间随着加热功率的升高而缩短,倾角的减少而增加,在竖直状态下,脉动热管能够较快启动,正常启动范围为60°~90°,倾角为45°和30°时不能稳定启动。     

CTAB表面活性剂脉动热管性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)阳离子型表面活性剂水溶液为工质,对不同浓度的CTAB表面活性剂水溶液脉动热管的启动过程、温度振荡曲线、及传热特性进行了试验研究,并与去离子水进行对比。结果表明:随着表面活性剂浓度的增加,脉动热管的启动时间先增加后减少。浓度为0.25%的CTAB水溶液启动时间相比去离子水减少28.5%。高加热功率下,高浓度CTAB水溶液(≥0.125%)脉动热管在稳定运行阶段温度振荡幅度明显减小,且蒸发段运行温度相比去离子水降低20%。CTAB对脉动热管传热强化作用与加热功率密切相关。低加热功率下(≤40 W),CTAB表面活性剂的添加增大了传热热阻;高加热功率下,高浓度CTAB脉动热管的传热热阻明显降低。对于浓度为0.25%的CTAB水溶液脉动热管,当加热功率从20 W升高到100 W时,热阻从1.73 K/W降低到0.3 K/W,减小了83%。     

圆管式及方槽板式脉动热管的比较

对圆管式及方槽板式脉动热管试验进行了结构及运行特性的比较.分析表明,与圆管式脉动热管相比,方槽板式脉动热管存在尖角的毛细吸附力以及相邻槽道通过薄壁的横向热平衡.这些结构因素影响脉动热管的运行特性.试验表明,在水平及垂直顶部加热模式下,两种热管的最佳充液率范围相同,均为40%～70%;在垂直底部加热模式下,圆管式脉动热管的最佳充液率范围是30%～70%,而方槽板式脉动热管的最佳充液率则为15%.     

一种脉动热管相变蓄放热试验装置的设计

介绍了脉动热管相变蓄放热装置的设计过程,确定了其具体形式、脉动热管走势、管径、壁厚、弯头数、工作介质等。通过遴选确定Ba(OH)_2·8H_2O作为相变蓄热材料。对比常规热管进行蓄放热试验,验证在蓄热过程中脉动热管节省了蓄热时间,优化了传热均匀性,但在放热过程中没有优势。     

脉动热管的研究进展

简要介绍了脉动热管的概念、原理以及国内外目前的实验和理论研究状况,对其中存在的一些问题进行了探讨,指出了对脉动热管的运行进行深入的理论分析是脉动热管技术进一步发展的方向.     

冷却温度对平板脉动热管传热特性影响的试验研究

为了探究冷却温度与脉动热管传热性能的关系,以氟代醚HFE-7100,HFE-7300和HFE-7500为工质,改变冷却水浴温度及加热功率,试验研究了加热功率与冷却温度对脉动热管传热的综合影响。结果显示,沸点更低的HFE-7100及HFE-7300脉动热管在30～50 W成功启动,适用于低加热功率,而沸点更高的HFE-7500适用于高加热功率（110～170 W）;当给定加热功率或冷却温度时,分别存在一个最佳冷却温度或加热功率使得脉动热管传热性能最优,因此应根据脉动热管的加热功率及运行温度区间合理选择工质。氟代醚脉动热管受冷却温度的影响较大,高冷却温度下过渡时间明显增加;受沸点影响,HFE-7500过渡时间变化相对较小。高加热功率下,冷却温度对脉动热管的影响减小,过渡时间也减少。低加热功率配合较高冷却温度及高加热功率配合较低冷却温度均可使脉动热管达到最佳运行状态,不同的是低加热功率下脉动热管的最佳运行区间较小,高加热功率下最佳运行区间增大。     

热管式CPU散热器总传热能力的研究

对一种热管式CPU散热器的传热机理、传热路线和各传热阶段的热阻进行了定性分析和定量分析,建立了该热管散热器的传热模型,导出了其总传热系数的计算式,并给出了计算实例。     

环路型脉动热管启动特性的试验研究

建立了部分可视化的环路型铜管-乙醇脉动热管试验台,通过合适的管路布置实现不同的环路数目,试验通过动态数据采集和对管内流型的观察,研究了不同环路数目、充液率、倾斜角度和加热量情况下无重力和逆重力运行的启动特性以及环路数目对传热性能的影响.结果表明:当脉动热管运行时,在相同加热功率下,热阻随着环路数目的增加而减小,在相同环路数目下,热阻随着加热功率的增加而减小;超过一定环路数目并且加热段有适量的工质和足够大的加热功率下,其可以无重力启动运行,但本装置还没有实现逆重力启动运行.     

脉动热管实验台的搭建及可视化实验研究

介绍了脉动热管可视化实验台的搭建,通过此实验台可以定量研究工质种类、充注量、管道特性、倾斜角度、加热功率、冷却能力等参数对脉动热管传热性能的影响,并能实现整个管道工质流型变化的可视化,通过可视化实验观察到,脉动热管从启动到稳定运行的过程,工质的流型会经历泡状流、弹状流、塞状流到搅拌流的变化.     

多弯头数平板状闭式回路脉动热管流动及试验运行机理的可视化试验研究

对多弯头数平板状闭式回路脉动热管进行了可视化试验研究.在180×120×3 mm3的铝板上加工出40个首尾相接的正方形槽道(每个槽道横截面尺寸2×2 mm2,长165 mm),构成闭式回路.采用酒精为工作介质,充液率在10%～90%范围内变化,安装角度可任意调节.通过试验,系统观察平板内部的流型及流态转换规律,探讨其运行机理.     

单回路闭式脉动热管内流型的实验研究

对一个单回路闭式脉动热管进行了实验研究.该热管由铜管及玻璃管(内直径均为2mm)合制而成.两端的U形弯头是由细铜管弯曲而成,一端通电加热,另一端通水冷却.中间为两根直的平行玻璃管,采用酒精为工质.本实验目的是,揭示脉动热管内部所存在的复杂的气液两相现象,更好地理解其运行特性.实验表明流型及重力等对单回路系统的热力性能有着重要的影响.     

单回路闭式脉动热管内流型的模拟研究

对一个单回路的闭式脉动热管内的气液两相流型进行了数值研究.该回路由一段水平的蒸发管,一段水平的冷凝管以及两段垂直的绝热管构成.在对控制单元进行质量、动量和能量守恒分析的基础上,分别建立了适用于毛细管内气液两相流的均相和分相模型,并将其应用于脉动热管中.模拟结果能较好的预测回路内各部分的流型及流态转换.     

锥形毛细芯平板热管传热特性研究

随着机械电子设备的不断发展,热管理问题面临越来越严重的挑战,为解决此问题,根据仿生学原理,以天鹅绒竹芋表面微观凸起结构为设计依据,以纳米尺度铜粉为材料烧结制备锥形毛细芯,构造新型平板热管,并以去离子水为工质对其热性能进行研究。研究加热功率、平板热管放置角度及毛细芯氧化与未氧化等因素对平板热管传热特性的影响。结果表明,由于锥形毛细芯多尺度孔隙结构的存在,不仅实现蒸汽从大尺度孔隙逸出,液体从小孔隙吸入,而且缩短了液体流动路径,减小了流动阻力,同时扩大了换热面积,因此大大提高了平板热管的传热性能。锥形毛细芯平板热管具有较好的传热性能及抗重力特性。毛细芯经氧化处理后可显著减小平板热管的换热热阻,提高平板热管的传热性能,在热流密度为107.1 W/cm2时,其总热阻最小值为0.079 K/W。     

脉动热管理论及技术进展

脉动热管作为热管家族新成员,相对传统热管和其他的散热器件有着很大的传热优势,能够实现高热流密度的微型电子器件的散热要求,近年来很多学者开展了对脉动热管的理论和技术研究,本文主要从以下方面介绍脉动热管研究进展:实验研究,通过可视化和传热性能实验,观察流型变化并分析传热强化效果;理论研究,通过建立脉动热管的简化模型,采用数值模拟的方法观察流动过程中流态的变化或者采用数值编程计算的方法分析求解脉动热管的传热过程;管路结构改进研究,采用不同的脉动热管的管路形式来实现两相流工质的合理分配,减少两相流的局部阻力,从而分析其对传热的影响。     

振荡热管研究进展及展望

介绍了目前空冷强迫对流解决微小空间高热流密度散热方案中一种极具前途的传热元件一振荡热管的原理、结构和特点,概括分析了国内外的理论研究和实验研究情况,同时列举了振荡热管在电子散热领域的一些实际应用,并在分析有关文献的基础上为进一步的研究做了展望。     

热管强化切削区换热的研究现状及进展

在机械加工过程中,切削液的大量使用不但造成了资源的浪费和成本的剧增,而且对生产环境和从业者的身体健康都造成很大危害,不符合当前绿色制造的发展方向。本文结合热工领域的相关换热理论,论述了热管用于强化切削区换热,以减少或者避免使用切削液,从而实现绿色高效加工。分析了现有应用研究中存在的问题与缺陷,并对热管强化切削区换热的进一步研究做出了展望。