低温重力热管传热性能的理论与实验研究

为给重力热管在低温区的应用提供理论依据,以液氮作为工质对其稳态传热特性进行了实验研究.分别对冷凝段、蒸发段液膜和液池进行分析,建立了综合的数学模型.根据质量和能量守恒方程迭代计算得到了液池高度和液膜沿管长的分布.在液池模型中,通过假设空泡系数的分布,基于其他实验研究的结论提出了自然对流与核态沸腾换热面积公式.当工质液体体积与重力热管总体积的比值为13.5%和15.2%时,计算值与实验值吻合较好.理论和实验研究结果均表明,在蒸发段内液膜和液池的位置对蒸发段壁温的分布有较大的影响.     

利用汽车尾气的热管暖气装置的安全性研究

利用汽车尾气的热管暖气装置是通过调整蒸发段与冷凝段的管长之比,进而控制蒸发段与冷凝段的换热系数之比,使冷凝段的换热系数和传热面积之积与蒸发段的换热系数和传热面积之积的比值在合理范围,从而控制热管管内温度,使热管处于安全工作范围.阐述了利用汽车尾气的热管暖气装置管内温度控制原理,并对其安全性进行了分析.     

微小矩形多槽道平板热管的传热性能

开发了一种微小矩形多槽道平板热管,并阐述了此种热管的结构、原理,推导出了其理论毛细极限。通过实验分析了工作温度、充液率、不同工作介质和倾角等因素对该热管传热性能的影响,得到冷凝段及蒸发段表面传热系数的实验关联式,可用于指导工程设计。研究表明,微小矩形多槽道平板热管具有高传热特性,在电子器件冷却等方面有良好的应用前景。     

平面布置振荡热管壁面温度分布特性实验研究

实验测量了由振荡热管冷凝段构成的平板表面中管束壁面上横向和纵向温度,对升负荷和降负荷过程中壁面温度分布特性进行了分析．实验表明平板表面外侧管壁面温度波动幅度较大,中间点温度比较均匀;受管束内汽液流动及剧烈振荡的影响,在热管蒸发段壁面温度达到90℃时,平板表面温度均匀程度最好;当蒸发段壁面温度为120℃时．横向各点温度相差比较大．管束壁面纵向温度分布实验表明：蒸发段壁面温度为40℃时,热管未启动;而在120℃时热管完全启动,各测点温度相差不大;在60℃～80℃时,纵向温度相差较大,温度分布不均匀,靠近蒸发段的测点温度升高较快;蒸发段壁面温度在80℃以上时,平板表面纵向温度趋于均匀．     

重力式碳钢—水单支热管传热性能的研究

重力式碳钢一水热管,由于构造简单,造价低廉,在国外已广泛地用于能源利用工程.重力式碳钢—水热管的性能主要是传热极限和换热系数,研究的主要目的是(1)研究热管的轴向等温性,并找出影响热管等温性的主要因素.(2)研究蒸发段和冷凝段的换热系数.(3)研究热管的传热极限.本文作为第一阶段的工作,着重讨论描述重力式热管热—质交换过程的基本方程式和它的等温性,并用实验证明已定结构参数的重力式热管的温差与所传递的热量成正比.     

分离式热管的传热极限

应用热管理论和自然循环流体动力学理论,对分离式热管内的传热极限作了分析,指出了分离式热管的传热极限与传热过程中的热流密度和热管内的充液量有关,在高热流密度传热和充液量偏多或偏少的情况下,会存在以下几种传热极限：１．蒸发段的干涸传热极限;２．蒸发段的沸腾传热极限;３．冷凝段的凝结传热极限;４．循环回路的流动传热极限。     

双面纵向波纹管强化冷凝换热的研究

本文对六种不同波距与波深比(p/e)的余弦型纵向波纹管的冷凝换热进行了实验研究和理论分析.在本实验的条件下,波纹管的平均冷凝换热系数是光管的4～7.5倍.在2.79≤D/e≤9.85的范围内,强化效果随p/e值的减小而增大.根据大量的实验数据得到波纹管的平均冷凝换热系数随冷凝液膜Re数和p/e的变化关系.运用数值方法,结合实验,从理论上分析计算了余弦型波纹管的冷凝换热系数.计算值与实验结果和国外的研究结果吻合较好.     

梯形槽道微型平板热管的特性研究

建立并完善具有梯形槽道的平板微热管的两相流稳态模型,着重分析管内汽液压力、弯月面半径的轴向变化,及弯月面接触角角度对热管传热量的影响,更全面考虑到汽液界面剪切作用和壁面摩擦的影响.研究了槽道深度值以及上下底长度比值对热管传热能力的影响,模型计算结果与实验研究数据对比较一致,并在现有研究基础上更精准.该模型为不同槽道形状的微热管理论模型研究提供了修正方法.     

基于场协同理论的重力错流式热管传热强化

针对传统重力式热管管外对流换热效果较差、携带极限制约传热性能的提高等问题,运用场协同理论,提出一种新式重力式热管的设计方法,以解决传统重力式热管冷凝段与外部流体场协同程度不均匀的问题。依据声速极限确定蒸汽腔的横截面积,依据蒸发段吸热与冷凝段放热基本平衡确定新结构蒸发段的最大长度,并给出重力式热管的最小壁厚和最小端盖厚度,该新式重力式热管具有能改善冷凝段场协同均匀程度的可供冷流体通过的内部流道。本文给出的错流式热管设计参数对于生产实际应用具有指导意义。       

轴向槽道热管的加工制作及传热性能研究

轴向槽道热管具有较高的传热能力和可靠的运行稳定性,在航空航天和电子领域具有广阔的应用前景。文章针对“Ω”形轴向槽道热管的特点,设计并搭建了专门的加工和实验平台,通过讨论温度分布规律、当量导热系数、热阻和最大传热能力等参数,对成品热管的传热性能进行了研究和分析。结果表明:热管具有良好的动态响应热性;在相同工作温度下,热管的冷热端温差与加热功率的增加呈正向关系;当热管的工作温度升高时,当量导热系数逐渐增大,并随着功率和充液率的升高而升高,而总热阻在加热功率增加时呈下降趋势;随着充液率的增加,热管的最大传热能力增加,但是增幅会趋缓。     

复杂热管的结构分析和实验研究

为解决传统热管结构形式不够灵活、分液不均等问题,同时将机械泵热管在解决大阻力复杂回路散热问题时的优势应用到远距离、大功率的能量输运上,提出了复杂热管系统。理论分析了该热管系统的结构部件,搭建了复杂热管系统用于空调冷量回收的实验台。在空调表冷器前后空气温差驱动下,复杂热管将表冷器后空气冷量回收用以预冷却表冷器前热空气,使表冷器负荷减少30%以上。初步证实了复杂热管系统在工业及民用上的可行性。     

太阳能微通道分离式热管供暖系统实验研究

以太阳能微通道分离式热管供暖系统为研究对象,通过实验与理论的方法研究了其在可观太阳辐射强度时的供暖性能. 结果表明:系统的供热量、供热效率、上汽管和下液管压力、微通道散热器的压降及壁温、实验房间温度均受太阳辐射强度影响较大,受室外温度影响较小,且其变化较太阳辐射强度均存在约15 min的时间延迟. 此外,晴天或晴间多云时,在光强较大的10:00至15:00之间,该系统单独运行即可满足室内供暖需求,且系统压力在0.4～0.8 MPa之间变化; 微通道散热器平均压降范围为2.1×10³～5×10³ Pa; 微通道散热器平均壁温最低为20.7 ℃,最高可达38.4 ℃; 系统平均每秒供热量最低为343.7 J,最高可达424.1 J,室内温度始终可维持在18.3～26.7 ℃之间; 系统平均供暖效率在30.4%～45%之间. 此外,系统中除冷凝器风机消耗少量电能外,并无其他动力设备,故其COP理论上无限大,是一种节能效果显著的辅助供暖系统.     

神农大酒店地源热泵空调系统技术方案分析

为了提高地源热泵空调系统的能效比并降低地源热泵空调系统地埋换热器的换热器面积,减小系统投资,对神农大酒店地源热泵空调系统采用不同技术方案,从系统热负荷、全年不平衡热负荷、冷却水流量、系统能效比等几方面进行理论分析,经综合比较,采用冷热一体机与热水机串联+冷却塔辅助散热的复合式系统方案优于其他方案。但此方案受制于目前市场上冷热一体机的冷凝器和热水机蒸发器的循环水流通截面积不相等,引起流动阻力增加,影响使用效果。因此开发出冷热一体机的冷凝器和热水机蒸发器的循环水流通截面积相等的产品,是科研工作者和生产厂家要解决的首要问题。     

工质对180～230 K低温环路热管工作特性的影响

摘 要：低温环路热管（Loop heat pipe, LHP）是一种高效的两相传热装置,常被用在航天热控系统中。为探究用于空间探测项目中180～230 K环路热管的合适工质,采用乙烯、乙烷和丙烯为工质对LHP在不同热沉温度下的启动特性、工作温度对热负荷增大的响应变化及稳态传热热阻进行了实验研究。实验和分析结果表明启动前蒸发器和补偿器温度低于工质临界温度至少10 K时,LHP均能以5 W的热负荷成功启动。启动前蒸发器温度相近时,乙烷LHP和丙烯LHP的启动温升均在2 K以内,乙烷LHP启动时间短于丙烯LHP,工质汽化潜热和液体粘度差异是造成LHP启动时间差异的重要因素。工质对LHP工作温度随热负荷增大的响应影响不明显：蒸发器温度均随热负荷的增加而先减小后增大,最低工作温度出现于20～30 W,LHP达到稳定状态的时间随热负荷增大而缩短。工质能明显的影响LHP的稳态传热热阻,工质在外环路的压降是其影响LHP稳态传热热阻的重要因素,而工质的气相压降占外环路总压降的绝大部分：小的气相压降对应小的稳态传热热阻,同热负荷下的乙烯LHP气相压降小于乙烷LHP和丙烯LHP,且气相压降均随温度升高而减小,对应的乙烯LHP稳态传热热阻小于乙烷LHP和丙烯LHP,且传热热阻都随温度升高而减小,实验得到的LHP最小稳态传热热阻达到0.21 K / W。     

热管中冷器的传热与阻力特性

为了研究重力热管在车辆中冷器上的应用可行性,设计用于冷却高温增压空气的热管中冷器.选用水作为工作介质,在风洞实验台架上进行热管中冷器的传热和阻力性能实验.测试热管中冷器在不同冷侧空气流速、冷﹑热侧空气进口温差、热侧空气流量下的散热量和压力降,比较并分析测试结果.结果表明,热管中冷器具有良好的散热性能,在一定范围内可以满足高增压内燃机的散热要求.将实验结果与理论模型计算值进行比较,结果表明,实验值与理论计算值变化趋势吻合较好．     

热管式溶液吸收器传热传质过程的数值模拟

本文首次利用水重力热管，以溴化锂水溶液为工质，对在热管外壁面上溶液降膜吸收水蒸气并移出吸收热的传热传质过程进行了数值模拟。结果表明，在一定条件下，所需热管加热段长度随膜雷诺数的增加而增加，随输出热温度的提高而减小，并且降膜平均传热和传质系数随膜雷诺数的增加而降低；利用热管作为吸收器的传热传质元件，其传热温差很小，但在较大浓差和较大雷诺数下，所需热管加热段长度太长。在热管外壁面上的溶液降膜吸收过程有待强化，以使吸收过程产生的热量与热管的传热能力相匹配。     

蓄能型振荡热管太阳能集热器性能研究

本文设计了一种蓄能型振荡热管太阳能集热器,将其应用在蓄能型振荡热管太阳能热泵系统中,实现太阳能分季节全天候利用,提高能源利用率.使用Gambit软件建立蓄能型振荡热管太阳能集热器的三维模型,并利用Fluent软件对蓄能型振荡热管太阳能集热器中相变材料的蓄热过程进行了模拟研究,得到不同集热器结构参数、集热器内蓄能材料、太阳辐射强度、外界换热条件等对其温度场、液化率等的影响.根据模拟结果,振荡热管间距选17 mm,真空管后增设金属反射板,集热管内采用复合相变材料,夏季利用高温相变材料蓄热直接加热热水,冬季利用低温相变材料给热泵蒸发器供热,从而提高系统整体性能.