磁纳米流体热管太阳能集热装置换热性能试验

设计了一套换热系统试验台,分别把磁纳米流体和水作为热管的工质,对玻璃真空管内插热管式太阳能集热器进行对比试验,分析两种集热器处于不同倾角、不同天气条件、不同总辐射量下的光热转换瞬时效率及日平均效率。此外,比较了玻璃真空集热器和热管内插式集热器的平均热损失系数。研究表明:内插热管式集热器的平均热损失系数约为全玻璃真空管集热器的2.32%,远小于全玻璃真空集热管,且工质为纳米流体的热管式玻璃真空管太阳能集热器的热损失系数比水工质热管真空集热管更低,其瞬时效率及日平均效率更高,运行更加高效、安全、稳定。     

内螺纹重力热管冷凝段的计算机模拟

着重分析在重力热管内加内螺纹 ,研究它的冷凝段的传热及流动状况。在理论分析的基础上 ,得出在热流密度 q一定时 ,凝结液膜厚度δ沿壁面x变化的函数关系 ,并用计算机模拟求解 ,再进一步求出局部换热系数αx 和平均总换热系数α ,得出选择螺旋角在π/ 3与π/ 4之间时进行换热是较理想的和用内螺纹热管代替光滑内壁面热管是一种有效的强化传热的方法两个结论     

重力热管单线内螺纹分布强化换热实验研究

采用实验方法,研究了不同的内螺纹分布和油浴温度等因素对热管换热特性的影响。实验选用的热管材料为紫铜,外径16 mm,壁厚3 mm,长度为200 mm,传热工质为水,充液率为20%。实验结果表明:在同一油浴温度下,内螺纹重力管的启动特性要优于光滑重力热管。对比不同油浴温度下,布置内螺纹能够有效地降低热管的工作温度。实验选型的内螺纹仅布置在蒸发段不会提高热管的换热系数,而在绝热段和冷凝段布置内螺纹则能够使换热系数显著提升,且随油浴温度的增加,换热系数线性增加。     

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。     

集中供热热管太阳能集热系统

在原有平板集热器的基础上研制了一种与建筑结合的太阳能集中供热热管系统，并对策略热管的传热机理进行了分析，提出正常工况下该热管的集总参数模型，给出了热管的倾角范围。文中给出了该集热系统的理论预测和实验结果对比。热管太阳能集热器的理论模型以Duffie 和Beckman理论（1980）为基础，修改后用于能量传输。该文还给出了该集热器和传统的太阳能集热器的对比试验结果。热管太阳能集热器的瞬时效率在早上低于传统的太阳能集热器的，而当热管达到工作温度时，前者高于后者。     

太阳能集热器的能质分析

依据热力学第一、二定律，对平板型太阳能集热器的传热和流动过程进行了能质综合分析，提出了一项评价太阳能集热器热力学性能的指标——单位有用收益的Yong损，讨论了雷诺数、无因次入口换热温差和无因次热流密度等参数对太阳能集热器热力学性能的影响。     

两相闭式热虹吸管传热特性研究

本文通过实验研究在不同热流密度下,两相闭式热虹吸管传热特性,并通过计算比较了三个较为常用的换热准则系统,同时提出了改进意见,为热管换热器的设计提供了较为可靠的依据。     

井筒重力热管传热特性的研究

井筒重力热管是利用热管将油藏自身能量即井底热量传递到井筒上部,在无需外加动力条件下实现对井筒近井口流体加热,改善井口流体温度分布,防止近井口结蜡和絮凝,从而降低采油成本。本文利用N-S方程,根据液膜内微元体的质量守恒、动量守恒和热平衡原理,模拟分析重力热管冷凝段冷却温度、加热段加热功率、冷凝段、绝热段长度以及热管内径等参数对热管运行的影响。研究变参数下热管内液膜厚度变化以及冷凝和蒸发换热系数的变化,进而分析得出变参数时重力热管传热特性,为优化重力热管参数和提高热管的换热性能提供了理论依据,从而使重力热管在最佳传热状态下运行,提高其换热效率。     

扁管式太阳能平板集热器的性能实验

本文对管板式平板集热器集热板最优结构作了传热分析。提出了扁管式平板集热器的设计,进行了性能实验。实验表明,扁管式平板集热器具有高的集热板效率系数,验证了传热分析中得到的结论。实验测定了单层与双层玻璃盖板扁管式平板集热器的热损与热容。依据实验测定的U_L、F′、α、τ计算了集热器的效率。     

开启式重力热管传热特性的实验研究

对φ38 mm×3 mm,长1 600 mm的开启式碳钢-水重力热管进行了传热性能的实验研究.实验为0.02～0.8 MPa,2.5～9.6 kW.对负压下开启武重力热管的传热性能首次进行了研究,发现负压与正压的传热规律相似,但传热性能较正压差.实验结果表明,开启式热管具有较好的传热特性,性能稳定,可作为高温烟气余热锅炉的传热部件.根据实验数据回归了开启式重力热管沸腾换热系数实验关联式,可用于工程实际.     

薄层多孔层内池沸腾时回液特性

多孔介质可以强化相变传热,被广泛应用到电子器件散热中。热管依靠毛细芯孔隙内沸腾和凝结形成热质快速迁移的驱动,实现高密度和高效传热。薄层多孔层内沸腾时液体回流特性研究对提高热管传热效率、热流密度及寿命意义重大。通过不同多孔介质在不同液位下的池沸腾实验,获得了薄层多孔表面在较高热流密度下沸腾时的气泡特性和沸腾曲线,并结合毛细理论分析多孔表面的回液特性。实验结果表明,高热流密度下毛细回流占主导作用,较小的有效毛细半径和较大的渗透率有利于液体回流。     

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。     

分离型热管单管回路传热特性实验研究

分离型热管作为高效的非能动传热元件,在工业领域得到了广泛的应用。本研究以氨为工质,对分离型热管单管回路开展了实验研究,主要探讨了热源温度与充液率对热管传热性能的影响。实验结果表明:外界热源温度越高,管内工作温度越高,热管换热量越大;氨的沸腾换热系数随外界热流密度增大而增大,实验条件下,最高可达到7 000 W/(m2·K);水平冷凝管壁存在周向温差;在不同的工况下,分离式热管都存在一个最佳充液率,且在一定范围内随着外界热负荷的升高而增大。     

分离式热管小螺旋管蒸发段换热特性的实验研究

将小螺旋管应用于分离式热管的蒸发段。通过采用玻璃管和不锈钢管模拟分离式热管的蒸发段,对不同充液率和热流密度下,小螺旋管管内流体的流动与换热特性进行了实验研究。通过可视化实验观察小螺旋管蒸发段管内流型,初步分析热流密度和充液率对流型转换的影响,讨论壁温分布与管内两相流流型的关系。提出螺旋管内的脉冲震荡和二次回流使得管内流体的紊动强化,从而使平均换热系数和临界热流密度得以提高,不会产生壁温飞升,具有较好安全性的结论。     

热管式真空管集热器的热性能研究

在传热分析的基础上，提出了确定热管式真空集热器的总热损系数、效率因子和热转移因子的计算方法，通过实验，还分别测定了单根真空管和真空管集热器的瞬时效率曲线。实验结果与理论计算值符合较好。     

大功率集成LED热管散热器的传热性能

针对大功率集成LED单位热流密度高的特点,提出一种新型的翅片式重力热管散热器,并对其传热性能进行了实验研究,讨论了加热功率和充液率对散热器传热性能的影响。实验结果表明:在加热功率为150W、散热热流密度为37.5W/cm2时,翅片式重力热管散热器的系统热阻在0.08～0.33K/W,此时加热表面温度低于80℃,冷凝段管壁温度相差不超过3℃。该散热器不仅具有良好的均温性,且在工况变化时能快速重新达到稳定,满足大功率LED的散热需求。     

开放式热管中温太阳能空气集热装置的试验研究

设计一种使用简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)集热板和新型开放式热管组合的全真空玻璃集热管中温太阳能空气集热装置。每个集热单元包括一个简化CPC集热板,一根全真空玻璃集热管,在玻璃集热管内安装一个铜管和外部的一个蒸汽包连接构成一个开放式热管结构。蒸汽包内安装螺旋换热管加热通过换热管的流动空气工质。分别使用水和CuO纳米流体作为热管工质,以空气作为集热工质,对热管式中温空气集热器的传热特性进行了实验研究。分析了不同工作压力、不同工质及纳米流体质量分数对热管集热传热特性的影响,详细比较了热管水工质和纳米流体工质在集热传热性能上的优劣。试验结果表明:本系统只使用2根玻璃集热管构成集热器,空气最大出口温度在夏天可达到200℃,在冬天可接近160℃,系统平均集热效率达到0.4以上,整个系统表现了良好的中温集热特性。以纳米流体为工质的热管热阻比以水为工质时平均降低了20%左右     

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     

水平碳钢夹套式热管的实验研究

对夹套式碳钢热管进行了传热性能研究,得出了夹套式热管换热系数与充液量,热流密度,工质温度的拟合公式,为夹套式热管换热器的设计提供了依据。     

一种纵向供液式环路热管传热性能研究

为解决高热流电子元器件的小空间散热问题,本文研制了一种纵向供液式甲醇-铜环路热管系统,并搭建实验测试平台。对该系统在水平状态与重力辅助状态下进行了启动与变负荷性能测试。实验结果表明:加热壁面温度不超过100℃,水平状态下系统能在热负荷20～60 W成功启动运行,最大热流密度8.3 W/cm~2,最小热阻0.139℃/W。重力辅助状态下系统能在热负荷10～150 W成功启动运行,最大热流密度20.8 W/cm~2,最小热阻0.123℃/W。研究表明纵向供液结构可以极大减小环路热管系统厚度,但也带来了供液能力不足和漏热加剧的问题,对蒸发器结构进行优化设计可以提升纵向供液LHP系统性能。