新型两相闭式热虹吸管的传热性能

本文设计了一种新型结构的两相闭式热虹吸管(重力热管),通过可视化研究和传热性能研究,探索了新型结构热管中充液率、操作温度及传热量对传热性能的影响。提出了新型热管的流体流动的物理模型,并得到实验验证。结果表明,本文所提出的新型结构热管操作稳定,传热性能良好,临界热通量高。     

三相流闭式重力热管的强化传热

将三相流强化传热技术应用于重力热管,构建了三相流闭式重力热管系统.以水为工质,固含率(体积分数)、固体颗粒的种类、大小及加热功率等作为参数,研究并分析了三相流重力热管的传热性能.结果表明:在一定的条件下,三相流闭式重力热管具有一定的强化传热效果.随着加热功率的增加,等效对流传热系数增大.加入φ5.5 mm的聚甲醛颗粒时...     

脉动热管强化传热及其应用研究进展

脉动热管作为一种新型热管技术,由于其结构简单、传热性能好以及环境适应性强等优点,在热管理、太阳能集热、余热回收等热传输领域都极具应用潜力。高热通量器件、热能的利用和回收等领域的快速发展,对传热装置的传热性能和工况适应性提出了更高的要求。为进一步强化内部两相流传热以及适应不同工况,结构多样的新型脉动热管应运而生。针对新结构脉动热管的研究进展,主要从强化传热性能的内部结构优化、适应不同应用需求的外部新结构及新结构脉动热管的应用研究三个方面进行总结。后续的研究应该在明晰运行机制的基础上,设计出通用性的新结构脉动热管。     

水平条件下管内加丝的脉冲热管性能测试及分析

传统脉冲热管在0°倾角条件下传热性能低或不能正常运行,应用范围受到严重制约。采用4个弯管数为3,充液比为50%,工质为去离子水的闭式脉冲热管进行不同倾角条件下的启动和传热性能对比实验。4个试件中一个为传统的脉冲热管,其余3个管内分别插入一根0.7 mm,一根0.5 mm和两根0.35 mm的镍铬丝,镍铬丝与脉冲热管长度相同。结果发现,加丝后的脉冲热管对倾角的敏感度降低,水平方向上更容易启动,启动后运行更加平稳,而且传热性能得到大幅度提高。同时分析了丝在紫铜管中的位置对传热方式和传热性能的影响。     

三相流重力热管冷凝段传热性能研究

为拓展三相流强化传热和防、除垢技术的应用领域,优化重力热管的传热性能,设计并构建了1套三相流闭式重力热管系统。考察了固含率、加热功率、充液率等参数对于三相流重力热管冷凝段传热性能的影响。结果表明,三相流重力热管可以强化传热。冷凝段对流传热系数随着加热功率的增加而增大,随着充液率的增加而减小。充液率较低时,冷凝段对流传热系数随着固含率的增加而增大;而当充液率较高时,随着固含率的增加,对流传热系数则呈现出先增加,后降低,然后再增加的变化趋势。     

闭式重力热管的强化传热研究进展

重力热管具有传热性能优良、工作可靠、结构简单、制造方便、成本低廉、热流密度可变性、二侧热阻可调性等优点,使其应用领域不断增加。但随着能源的高效利用和强化传热技术的进一步发展,在某些特殊场合,普通重力热管满足不了传热和冷却的需求。为了从根本上提高管内的沸腾和凝结换热系数,提高重力热管的传热能力,科学研究者提出了多种强化传热的途径。文中主要从改变热管自身表面结构强化传热、热管内插件强化传热、多相流强化传热3个方面,综述了近年来闭式重力热管强化传热的途径及强化传热的效果,并对今后重力热管的强化传热研究的方向进行了展望。     

新型微通道平板热管蓄冰性能

将微通道平板热管应用于蓄冰技术，设计了一种新型热管蓄冰装置，介绍了该装置的结构和工作原理，搭建了热管蓄冰实验台。对微通道平板热管作为蓄冰装置核心传热元件的适用性进行了实验验证，并对采用R141b和丙酮两种不同沸点工质热管的蓄冰装置在蓄冰过程中的温度分布、蓄冷功率、蓄冷量和蓄冷能量密度等特性进行了对比分析。实验结果表明，微通道平板热管蓄冰装置具有良好的蓄冷性能，相同时间内，R141b和丙酮热管的平均蓄冷功率分别为0.14 kW和0.187 kW，单位质量蓄冷量分别为139.22 kJ·kg^-1和184.33 kJ·kg^-1；丙酮比R141b热管具有更好的均温性能和传热能力，蓄冰性能更好；丙酮和R141b热管结构蓄冰装置的蓄冷能量密度分别为22.54 J·K^-1?kg^-2和17.61 J·K^-1?kg^-2，性能优于圆形热管蓄冰装置。     

两相闭式热虹吸管的流动与传热特性研究

对两相闭式热管内的流动与传热特性进行数值模拟.分段建立热管内的流动与传热方程,通过编写程序对控制方程进行求解.采用离散液膜下降高度方法,联合利用复合辛普森数值积分和四阶龙格库塔数值微分方法成功地实现模型求解过程.将热管内充液量、饱和蒸汽温度和加热段热流密度作为影响因素进行数值计算.在分析中考虑下降液膜和上升蒸汽之间界面剪切力的影响.数值计算结果发现,尽管界面剪切力有时对传热过程的影响不大,但冷凝段和蒸发段的液膜都有所增厚,模型预测结果与实验测量值吻合程度有所改善.数值模拟结果表明,综合考虑热管内界面剪切力和总体充液量对热管流动与传热特性的影响是有必要的,由此获得的传热特性关联式更符合实际情况,可以为热管换热器的性能计算和设计提供指导.     

回路热管反应器传热性能的研究及其工业应用

将热管技术与反应器耦合,开发了高效节能的回路热管反应器.研究了回路热管蒸发段的启动性能、热管内工作介质的汽液两相流流动状态以及热管蒸发段在填充床内的流动传热性能,获得了强化热管传热和改善填充床温度分布的工艺条件,以及填充床对热管外壁对流传热系数的准数关联式.回路热管固定床反应器已经成功应用于合成甲基叔丁基醚生产工艺.     

中温水平环路热虹吸管传热性能实验研究

研制了一套中温水平环路热管(HLTS)。采用导热姆作为传热工质,搭建了其传热性能实验平台,考察了该HLTS的启动和传热性能。实验结果表明:U形段液封结构可有效避免热管内部两相工质的双向流动,提升其传热性能;充液率对环路热管传热性能影响较大,初始充液率为45.5%,加热功率为150W时,启动温度为130℃,启动时间为29min,启动性能优于初始充液率为70.5%工况;工作温度为200~400℃时传热热阻0.91~0.69℃/W,传热性能较好。该HLTS可移植和放大,设计用做槽式集热管,实现热管在太阳能中温热利用领域的高效利用。     

两种不同结构的回路型重力热管性能比较

将回路型热管和重力热管的优点相结合,设计了回路型重力热管。通过试验的方法分析两种不同结构的回路型重力热管的传热性能,结果表明:A型回路型重力热管的传热性能优于B型,不同的倾斜方向对两种回路型重力热管几乎没有影响。通过数值模拟的方法研究了齿形翅片对回路型重力热管的影响,结果表明:齿形翅片可以有效强化自然对流传热,增加回路型重力热管的传热功率。     

高频焊螺旋翅片热管换热器特性的测定

热管是一种高效传热元件,由热管组成的换热器,由于其传热效率高,阻力损失小,结构紧凑,运行周期长等优点,常作为废热回收装置已获得广泛的应用。为了给热管换热器的设计提供基本数据和实用计算公式,除了需要对热管的单管性能进行试验以外,还必需对热管换热器的整体性能进行研究。尤其在为提高传热率而广泛采用高频焊接螺旋翅片管作为热管管壳后,对这种换热器的整体性能研究更为迫切。本文是对气流横掠高频焊接螺旋翅片管管束的换热规律和阻力特性进行了实验研究。通过对四十四个工况下的总传热系数的测定,分离出管外换热系数,并进行了流动阻力试验,得出相应的计算式。用实验得出的准则方程式和计算式,设计了两台热管换热器,对此两台热管换热器的性能进行了现场实测,实测数据与设计数据符合得较好。     

热管中添加纳米颗粒

随着纳米技术的飞速发展,研究者逐渐把这一高新技术应用于热能动力这一传统领域.提出了一种新的提高传热的方法——在以水为工作液体的两相闭式热虹吸管中添加一定数量的纳米颗粒.在理论和实验中研究了这种热虹吸管蒸发段的工作特性,结果表明,在实验范围内,与普通热管相比较,这种新式热管具有很好的启动特性,低的管壁温度,传热系数提高了47%～96％,轴相热流率提高了7.6%～15％.这种新的方法简单而且容易应用于化工生产中.     

翅片重力热管传热性能实验研究

热管是一种利用工质相变传热，具有传热温差小、热响应速度快、换热量大等优点的传热元件。为研究翅片重力热管的传热性能，实验测试了翅片重力热管与平板重力热管（铝-丙酮工质）的传热性能，比较了其瞬态热响应速率，获得了翅片与平板重力热管在蒸发段不同电功率稳定加热条件下表面温度沿高度方向的变化规律，计算了平板热管的等效热导率，并与铝板测量结果进行了对比。结果表明：重力热管传热速度快、表面均温效果好，热导率随功率的增大先升高后降低，整体上热导率高达纯铝的84~258倍，翅片热管相比于平板热管具有更好的均温性和散热效果，在建筑供暖、车载电池散热、余热利用等领域具有广泛的应用前景。     

强化平板热管传热性能的研究进展

平板热管作为一种高效紧凑的气-液两相传热器件,已被广泛应用于狭窄空间高热通量的散热场合中。为了提高平板热管的传热性能,研究人员从强化平板热管内蒸发/沸腾、气体输运、冷凝以及液体回流输运四个运行过程进行了研究。此外,工质的热物性和壳材的导热能力也影响着平板热管的传热性能,因此也得到了广泛关注。总结了强化平板热管内四个运行过程以及平板热管工质和壳材的研究现状和发展动态,并根据目前强化平板热管传热性能研究中所存在的问题,提出了进一步的研究方向,为未来强化平板热管传热性能的研究提供重要参考。     

重力热管性能测试的实验研究

建立一套热管性能测试装置,并测试热管内部蒸发段、绝热段、冷凝段的温度分布和随时间的变化情况,研究不同热流密度下的传热特性,探讨热管的几何因素、倾斜角度和工质充装量对传热性能的影响。     

混合工质低温热管的传热性能

采用氮和氩的二元混合物对混合工质低温热管的传热性能进行了实验研究,搭建了混合工质低温热管传热性能测试实验台。采用了一种非常安全有效的方式对定量、定比例的工质进行充注。测试了以纯氮、纯氩以及氮-氩二元混合物为工质的低温热管传热性能,并对三者的实验结果进行了分析比较。实验结果表明低温热管采用混合工质可以有效地扩大其工作温区,且混合工质低温热管的传热热阻介于两种纯工质低温热管的热阻之间,纯氮工质的最小。实验中测得混合工质低温热管的传热极限是160 W,和纯氩工质低温热管的一样,高于纯氮工质的110 W。因此,混合工质低温热管综合了两种纯工质低温热管的优点,既有较高的传热极限,又有适中的热阻。     

脉动热管可视化实验研究进展

脉动热管是一种结构简单、可用于微小空间、高热流密度条件下的传热元件。其优良的传热特性源于内部工质的蒸发、冷凝相变以及两相流动等热-水动力学特性。可视化实验是研究工质流动特性的常用方法,对于理解脉动热管的传热机理非常重要。本文介绍了5种可视化技术手段,简述了近二十年来脉动热管可视化实验观察到的气液相变和多种流型,分析了流型的影响因素,并总结了流动特性和传热性能之间的对应关系。指出目前可视化实验观察到的结果可以定性地解释一些传热现象,却难以定量地揭示脉动热管的传热规律。未来可以将可视化实验中测得的气液塞运动速度、液膜厚度和相分布等信息利用起来,考虑管壁材质的影响,建立更准确的气液两相流模型,用来设计、评估和预测脉动热管的性能。     

热管换热器传热性能及温度场数值模拟

引　言热管换热器是工业领域中应用广泛、经济有效的换热设备之一 ,对其传热性能的研究一直是热管界学者普遍关注的课题 .采用传统换热器设计理论即对数平均温差法和有效度 传热单元法对热管换热器进行传热计算已有大量的文献报道[1～ 3] ,但采用数值分析的方法研究热管换热器传热性能还鲜见报道 .在热管换热器中 ,冷、热流体间的热量传递是与热管管内工作介质蒸发和冷凝的相变过程相耦合的 ,因此导致热管换热器的总体性能一方面取决于热管元件本身的性能 ,另一方面又取决于管壳间流体流动和传热的特性 ,这两方面的综合影响决定了热管换热器的数值模拟研究具有相当大的难度 .本文采用数值模拟计算方法重点研究热管换热器的传热性能及其温度场分布 ,为热管换热器内流场分布研究和工程应用提供参考1　数值计算模型的建立1 1　热管换热器传热模型假设热管换热器沿流体流动方向分成N段 ,每一段由一排性能相同的热管组成 .图 1为第j排热管传热计算示意图ig 1　Heartransfermodelofheatpipeheatexchang1 2　模型假设(1)热管换热器处于正常工况条件下2)热管换热器沿流动方向分成N段 ,每一段由一排性能相同的热管...     

渐变式截面平板脉动热管的数值模拟及分析

为了研究提高矩形截面平板脉动热管的传热性能的方法,文中以水为工质对普通型和渐变式截面两类平板脉动热管的启动和传热特性进行数值分析。基于VOF方法和CSF模型建立了平板脉动热管内气液两相流动与传热的非稳态模型并进行了数值模拟,结果表明:渐变式平板脉动热管改变了流道的对称性和均衡性,其启动和传热性能得到有效的改善。渐变式结构的比值越大,渐变式脉动热管的启动优势越明显;随着渐变式结构比值的增大,渐变式脉动热管运行热阻先减小后增大,并在1.5∶1的比值时达到最优。