高热流密度散热的多孔微热沉流动与传热实验研究

提出一种主动式多孔微热沉系统来实现高热流密度电子元器件封装散热的需求,分析了多孔微热沉系统的工作原理和特点。对多孔微热沉进行了高热流密度下的流动与传热实验研究,实验结果表明微热沉在高热流密度加热下能较快达到平衡;微泵驱动循环水流量为5．1cm0／s时,多孔微热沉的散热热量达到200W,散热热流高达100W／cm^2,对应节点温度为55．8℃,系统压降为17．7kPa;Nu数随Re数增加而增加,Re在323时,Nu达到最大值518;随着流量以及加热热量的增加,微热沉平均换热系数增加,其最高换热系数为36．8kW（m2．℃）^-1。多孔微热沉系统能有效解决高热流密度电子元器件的散热问题,提高器件可靠性与使用寿命。     

两相闭式热虹吸管传热性能的研究

本文讨论了工质充液量对垂直运行的两相闭式热虹吸管起动性能、总换热系数、轴向温度分布和蒸汽温度对传热性能的影响。通过大量实验,确定了最佳充液量为热虹吸管容积的30%左右。为中、低温热管换热器的设计、制造提供了可靠的参数依据。     

超临界变压运行直流锅炉内螺纹管螺旋管圈水冷壁的传热特性研究

在压力9~28MPa,质量流速600~1200kg/(m2s),内壁热负荷200~500kW/m2的工况范围内,研究了Φ38.1×7.5mm倾斜上升内螺纹管(倾角α=19.5o)中水的传热特性。试验结果表明:在亚临界压力区,内螺纹管传热强化作用明显,有效地抑制了膜态沸腾的发生,但在近临界压力区此传热强化作用有所减弱。超临界压力区拟临界温度附近,内螺纹管内壁面与流体之间的温差较之前有所增加,但是此增幅远没有亚临界压力区发生传热后的壁温飞升幅度大。随着系统压力接近临界压力,拟临界点附近管壁与工质的温差显著增加。在超临界压力区,不同的质量流速与热负荷比例下,在大比热区内螺纹管内流体传热可能被强化也可能被恶化。在超临界压力下,由于螺旋内槽的旋流作用减弱了自然对流的影响,倾斜上升内螺纹管内壁温度的周向分布比较均匀。在高焓值区内螺纹管的周向最大温差只有10℃左右。文中提出了在考虑大比热区工质物性剧烈变化对传热影响的情况下,倾斜上升内螺纹管顶部内壁传热系数的试验关联式。     

滴形管凝结换热性能的实验研究

采用特殊的管子形状和表面是最为常用、有效的强化换热手段。该文以滴形管凝结换热作为研究对象,阐述了烟气中水蒸气凝结换热过程的特点及强化换热的条件。对液滴在圆管和滴管不同位置处的受力进行分析,说明不同管形对液膜层厚度的影响程度。通过回收天然气锅炉排烟余热实验,研究滴形管的凝结换热性能,分析影响换热性能的因素,并与圆形管进行比较。结果表明：烟气通过滴形换热管的压损小于圆管,温差大于圆管,冷却水温升高于圆管,换热系数高于圆管。采用滴形管对于强化凝结换热是一种行之有效的方法。     

电站煤粉锅炉掺烧强结渣煤的混煤结渣性能研究

该文研究了华北某发电厂100 MW、200 MW燃煤机组由现烧的弱结渣煤改烧强结渣混煤的炉膛受热面结渣性能变化。在煤质与灰分成分测量与分析的基础上,根据工程上动力用煤配煤原则,并结合锅炉炉膛热力计算与2台锅炉的设计特点,分析预测了不同掺混比的混煤煤质主要结渣指标与程度,得到2台锅炉掺烧强结渣煤的合理比例。在理论分析基础上的试烧实验结果表明:在锅炉满负荷运行工况下,为避免炉膛出口受热面严重结渣,410t／h锅炉掺烧强结渣煤的比例不宜超过50％;670t／h锅炉掺烧强结渣煤的比例可适当增加到80％。实际试烧实验结果与理论预测基本吻合,该研究方法可为大型煤粉锅炉掺烧强结渣煤提供一定理论分析依据。     

中深层地埋管换热器管径比对换热性能的影响研究

中深层地埋管换热器作为中深层地源热泵系统中最重要的组成部分,换热性能的高低与否将直接影响系统的运行效率和投资回报.该文建立中深层地埋管换热器内、外非稳态传热模型,描述井孔内外的传热过程,并以天津市某工程为依托,结合现场实测数据,验证所建模型的正确性.基于验证后的数学模型,采用数值模拟的方法研究不同内外管径比对套管式中深...     

一种微槽群平板热管传热性能的数值和实验研究

提出了一种具有整体式微槽群吸液芯的新型平板热管。该新型平板热管具有散热效率高、机械强度高、制造工艺简单、重量轻、成本低等优点。建立预测平板热管传热传质特性的数学模型,获得了平板热管内蒸汽和液体的温度场、压力场以及速度场。对新型平板热管的传热性能进行实验研究,结果发现,新型微槽群平板热管的导热系数可达到其管壳材料导热系数的12.3倍,并且具有良好的均温特性。数值模拟的结果与实验测量结果吻合良好。     

新型平板热管相变蓄热器蓄放热性能分析

采用石蜡作为蓄热换热介质,将新型平板热管作为换热元件以强化换热,并在平板热管两侧平面添加纵向翅片,设计了一套热管式相变储热换热器实验装置,对相变蓄热换热器的蓄、放热特性进行了实验研究。测定了石蜡的温度分布随时间变化的规律;改变充、放热流体工况,分析了不同流量和流体温度对蓄放热过程的影响。通过分析发现,新型平板微热管阵列在相变蓄热器的蓄放热过程很好地发挥了强化传热元件的作用,蓄热过程中,传热流体温度越高,相变材料的熔化速率也越大;放热过程中,相同的流体温度下,随着流体流速的增大,蓄热器的放热速率逐渐增加。实验结果表明,新型平板热管蓄热器蓄放热效果良好。     

平板热管微槽道传热面上纳米流体沸腾换热特性

针对高热流密度负荷下大功率电力电子设备散热冷却，该文以带有微槽道强化传热面的小型重力型平板热管蒸发器为研究对象，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体为工质，在不同运行压力和不同纳米流体浓度下对平板热管蒸发器的沸腾换热特性以及临界热通量(CHF)进行了实验研究。结果表明：压力对平板热管蒸发器的沸腾换热特性和CHF有强烈影响，沸腾换热系数和CHF随压力降低而大幅度增加。纳米流体浓度对沸腾换热系数和CHF也有重要影响，在低浓度时，沸腾换热系数和CHF随浓度增加而缓慢增加。但是在浓度超过1.0%时，浓度对CHF 的影响基本消失，换热特性反而恶化。研究证明，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体可以明显地强化重力型热管蒸发器换热 特性。     

单回路脉动热管温度振荡特性实验研究

通过对单回路紫铜-水脉动热管壁温振荡特性的实验研究,揭示传热功率、充液率和管径对热管启振及传热性能的影响。实验采用风冷却方式和定热流加热,测试稳定运行时加热段和冷却段外壁温的波动特性曲线,得到温度振荡与热管传热功率之间的的内在关系;同时研究了充液率和管径对管壁温振荡特性的影响。结果显示,随加热功率的增加,管壁温振荡呈现四种状态,无振荡、启振、大幅振荡和小幅均匀振荡;频率呈现由小到大和高位稳定振荡的特点。充液率和管径对热管的启振功率、振幅和频率都有影响;中间管径和中间充液率热管的启振功率最小;管内径越小,充液率越大,热管的温度振幅越大;中间管径、中间充液率的热管的平均振荡频率最大,而大管径、小充液率管子的平均振荡频率最小。当传热功率达到一定值时,振荡转变为小幅均匀振荡,充液率和管内径对热管振幅和频率的影响变小。     

热管换热器应用于大功率LED路灯冷却系统的实验研究

研发了一系列将大功率发光二极管(LED)散热和热管传热相结合的用于大功率LED路灯冷却的热管散热器,并对设计出的热管散热器的传热性能进行了实验研究.实验结果表明,该系列热管散热器具有良好的散热能力,能控制节点温度在70℃以下,满足了LED路灯对结点温度的控制要求;同时实验结果表明,改变翅片结构,换热器散热能力明显不同,所研发的具有菱形、开孔形及外翻形翅片的热管换热器散热能力比普通矩形翅片热管换热器的散热能力明显提高,其中以外翻形翅片的热管换热器散热能力最好;另外研究了改变环境温度、热管排布数量、翅片材质及结构对换热器散热性能、换热装置体积、成本及质量的影响,找到更具应用价值的热管换热器形式;最后研究了热管换热器工作倾角对LED路灯散热能力的影响,倾角越小,散热能力越好,垂直使用时散热能力最差,最后从理论上加以分析.     

脉动热管传热性能实验研究

建立了铜管脉动热管实验台,分析水冷条件下充液率、工质、倾斜角和是否为闭环路等因素对脉动热管传热性能的影响。研究结果表明：随着充液率的增加,整体热阻变大,原因是管内的工作流体增加,流动摩擦阻力增大,气泡的份额减小,脉动驱动力减小,加热段冷却段的温差增大;选用蒸馏水、无水乙醇以及丙酮为工质时,丙酮在脉动热管中更容易形成循环流动而使得传热性能增强,热阻最低;不同倾斜角的实验中,垂直底加热时脉动热管热阻最低,表明重力在工质回流到冷却段起到重要的作用;环路型脉动热管传热性能在相同条件下要比非闭合回路脉动热管传热性能好。     

加热工况及倾斜角影响单环路脉动热管稳定运行的实验研究

针对单环路脉动热管建立实验平台,实验中采用水浴加热及冷却方式作为热管运行测试的热工条件,着重考察了单环路脉动热管在不同的加热工况(不同加热温度及加热水循环流量)及不同倾斜角度下(30°,45°,60°,90°)的运行情况.主要通过传热量及运行热阻来评价热管的传热效果.实验结果表明,蒸发段加热工况在大流量(40g/s)和较高温度加热条件下会出现局部干烧现象,且随着加热温度的升高干烧现象逐步加剧,进而影响热管的稳定运行和传热效果;蒸发段在较小热水流量(4g/s)时保持稳定地运行;重力因素严重影响到单环路脉动热管稳定运行,垂直地面底部加热条件下运行效果最好.     

分离式热管倾斜蒸发段流动特性试验

采用加热石英玻璃管对倾斜布置的分离式管蒸发段进行了可视化试验,分析了倾角、充液量和热流密度对其流特性的影响;研究了不同工况产生不同流 机理,预测了各种流型中能对分离式热管的传热特性产生的影响。此研究结果可用于分离式热管换热器的工程设计和控制。     

新型平板热管的传热性能研究

为了提高普通蒸汽腔平板热管的机械强度和传热性能，提出了一种热端与冷端之间设有液态工质回流柱的新型平板热管，并对以该种平板热管为热扩散基板的集成模块的传热性能进行了实验研究。研究结果表明，在热耗散功率较大时，平板热管基板模块的结壳热阻、管芯至基板间热阻均比纯铜基板模块小，而且其结壳热阻分别比同厚度和同重量的纯铜基板模块的结壳热阻小30％和40％。该结果说明新型平板热管比纯铜基板具有更好的热扩散性能，适合于大功率模块设计     

太阳能热动力系统单元热管吸热器建模与仿真

通过对太阳能热动力系统单元热管吸热器进行研究,建立了相应的数学模型,给出了数值解法,运用计算流体力学软件Fluent6．1对其进行了仿真,并把仿真结果同实验结果和基本型吸热器进行了对比。仿真结果表明,热管吸热器中热管高效、均匀的传热性能大大缩小了热管和蓄热容器壁温的波动范围,从而提高了吸热器工作的稳定性和可靠性;热管吸热器提高了PCM(相变蓄热材料)利用率,从而减轻了系统的质量;热管吸热器各蓄热容器内的PCM都能同步、均匀的熔化,从而避免热斑现象;热管吸热器各蓄热容器内的PCM能够同时凝固,从而避免热松脱现象。     

直接空冷扁平翅片管束散热性能的实验研究

扁平翅片管束是电站直接空冷系统的基本散热元件,研究其结构特点和流动换热特性,对于电站空冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。以直接空冷系统典型的连续蛇形翅片扁平管束为研究对象,通过实验研究不同的翅片间距对翅片间冷却空气的流动换热特性的影响,以及垂直进风和倾斜进风工况下,翅片散热性能的变化。结果表明,在相同的风速下,随着翅片间距的减小,翅片的换热系数增大,而阻力系数的变化相对复杂。实验条件下,翅片间距为56.8 mm时整体性能较优。翅片间距一定时,随着风速的增大,换热系数逐渐增大,阻力系数逐渐减小。但随着风速的增加,两者变化趋势渐缓。研究结果为扁平管连续翅片结构的进一步优化提供了基础数据。