矩形微槽道结构与平板微热管传热特性研究

为研究矩形槽道深度对平板微热管传热特性的影响,根据ANSYS(有限元)软件瞬态热仿真结果进行结构设计,利用MEMS(微电子机械系统)干法刻蚀工艺分别制作了不同深度的等宽和不等宽矩形槽道平板微热管。采用乙醇液体工质并在加热功率恒定的条件下,分析了不同充液率的平板微热管轴向温度分布及其等效导热系数。研究结果表明:在加热功率为3.1 W的条件下,槽道深度为220μm的矩形槽道微热管比槽道深度为180μm的矩形槽道微热管传热性能提高近60%,不等宽矩形槽道微热管的轴向温差为25℃左右,要优于等宽矩形槽道微热管的45℃。由此得到微槽道的深度越深,微热管传热性能越佳;不等宽槽道微热管的传热性能优于等宽槽道微热管。     

多片平板微热管阵列运行特性

将多片平板微热管阵列进行堆叠可以提高传热量。实验研究了不同叠加片数下平板微热管阵列在不同加热功率下的热阻、传热极限、温度分布及变化规律、不同层热管传热等运行特性。实验表明，随热管片数增加，热管整体的传热量增加，最大传热量由单片的60W提升至5片的180W；传热热阻降低，最小传热热阻由单片的1.09℃/W下降为5片的0.24℃/W。而且，随着片数增加，热管间的传热热阻开始影响多片平板微热管阵列的整体运行：外侧热管的传热量高于内侧热管，热阻低于内侧热管，且当片数为4片及以上时，热管整体性能提升会越来越不明显。在相同的加热功率下，多片平板微热管阵列的外侧蒸发段、外侧冷凝段和内侧蒸发段温度均随片数增加而降低，但内侧冷凝段温度先升高后降低。最理想的热管叠加片数为3-4片。     

一种新型微热管传热性能的实验研究

对一种新型的平板式微热管一零切角曲面微热管进行了实验研究。以热阻为基础，研究不同倾角、工质、充液比下微热管的热性能。为便于分析，将热管总热阻分解为4个部分：加热热阻、蒸发段热阻、冷凝段热阻和热沉热阻。通过实验得出如下结论：微热管总热阻的主要变化因素是冷凝段热阻和蒸发段热阻；与相应的无工质平板式换热器相比，实验件主要热阻变为热沉热阻．蒸发段和冷凝段热阻所占比例较低。根据不同的充液比和倾角。微热管传热极限分别由局部干烧和核态沸腾向膜态沸腾转化引起。实验表明。这种新型的微热管具有良好的应用前景，但是对于其机理还需要更深入的研究。     

仿生叶脉分形微结构表面的平板热管传热性能研究

基于植物叶片的蒸腾作用,以叶脉结构作为蓝本,设计了分形角度为50°、60°、70°、80°、90°的仿叶脉槽道结构,并将其应用于平板热管冷凝端。其中上一级槽道与下一级槽道的长度比、宽度比均为0.7,第一级槽道长度为16.0 mm、宽度为2.0 mm、深度为0.3 mm,并且设置一组未经表面处理的平板热管作为对照。实验结果表明:分形角为80°时性能最优,其冷凝热阻最小可达39.420℃/kW,相比未经表面处理平板热管的热阻降低了40.29%;相对于传统的直槽道结构,置于冷凝端的仿叶脉槽道结构能极大地降低工质流阻,有利于工质回流。     

润湿性及功能结构对沸腾/冷凝强化管传热性能影响的热力学分析

功能结构及润湿性都能影响装置的沸腾传热性能，相比仅用于强化沸腾传热的单用途管，能同时强化沸腾/冷凝传热的阶梯状外翅片双用途管的沸腾传热性能还有提升空间。本文通过对气泡自由能计算，分析双用途管的阶梯状外翅片与亲疏水表面协同强化沸腾传热机理。结果表明，气泡生长到一定大小后将自发向周边螺旋翅片扩展从而形成气膜，当增加槽道宽度或者将螺旋翅片上表面设计为亲水性质时，气泡越早、越易于形成气膜。     

甲醇乙醇混合工质振荡热管传热性能研究

混合工质可为振荡热管带来独特的传热性能．比较甲醇、乙醇纯工质以及甲醇-乙醇混合工质振荡热管在不同充液率时的热阻随加热功率的变化情况,结果发现：在小充液率（45％）时甲醇-乙醇混合工质和乙醇振荡热管开始烧干时的加热功率高于甲醇工质振荡热管;在加热功率不是很大（低于65W）和大充液率（62％～90％）时,甲醇以及甲醇-乙醇混合工质振荡热管的传热性能优于乙醇振荡热管;在大加热功率（高于65W）和大充液率（62％～90％）时甲醇以及甲醇-乙醇混合工质振荡热管的热阻十分接近,均低于乙醇工质振荡热管的热阻,且热阻随着充液率的增加曲线变化越来越平缓．     

微槽群平板热管散热器传热性能的研究

分别选择不同的翅片间距和高度,对一种新型微槽群平板热管散热器的翅片结构进行优化,得到了热管散热器的最佳整体结构。结果表明:翅片的间距为14mm、高度为60mm时,平板热管散热器的传热性能最好。将热管、管脚以及翅片的温度与实验结果进行对比,结果吻合良好。     

水平矩形翅片椭圆管束的自然对流放热实验研究

本文对狭窄矩形槽道内水平矩形翅片管束的自然对流放热进行了实验研究，揭示了矩形翅片和张力绕片椭圆管束 的放热强度与板间距ｄ、管间距Ｓ１、Ｓ２及空气流通截面     

螺旋槽管传热与污垢性能的实验研究

进行了螺旋槽管的传热性能实验，得出了螺旋槽管管内强制对流换热关联式。以硬度800mg／L的人工硬水作为工质，在0．24m／s，管外水浴60℃和相同管内工质入口温度的条件下，进行了螺旋槽管及其对应光管管内污垢的对比实验。结果表明，螺旋槽管有较好的传热性能，但阻垢性能却弱于光管。     

间歇性大功率相变热沉研究

针对某300W大功率间歇式热源，选用9wt%膨胀石墨-56号石蜡复合材料作相变工质，铝翅片作导热结构，基于Fluent软件，采用等效比热容数学模型，在安全温度为65℃情况下，设计得到能稳定运行3500s的相变热沉。针对该相变热沉，为验证等效比热容数学模型的可靠性，搭建了相变热沉测试系统，研究了热源功率及相变工质对热沉控温性能的影响。结果表明：等效比热容数学模型有效可靠；相变材料熔点越低，相变热沉温控时间越长；而热源输入功率越高，相变工质熔点的影响将变小。此外，为降低系统内部温差、减少石蜡泄露以及降低加工成本，进一步提出了热管-回转式翅片相变热沉，热管-回转式翅片相变热沉在热源功率为300W条件下，温控时间高达4300s，内部温差仅在1.6℃以内。     

光伏光热系统导热流道传热性能的数值模拟

对光伏光热系统实体模型进行简化处理,并建立了包含单条流道、带翅片的单条流道、单侧排列两条流道的三种型式导热流道的物理模型。以20℃蒸馏水为流动工质,借助FLU-ENT分别对三种不同型式的导热流道的传热性能展开数值模拟研究,分析了导热流道的出口平均温度和壁面导热速率。     

单回路脉动热管传热特性研究

试验研究了单回路紫铜-水脉动热管在3种充液率下的传热性能,理论分析了不同加热功率和充液率下工质的干度、流速、显热和潜热及其份额的变化特性。结果显示:较小传热功率时,减小充液率或增大加热功率会提高热管的传热性能;而较高传热功率时,充液率和加热功率对热管的传热性能影响较小。增加传热功率或减小充液率,会提高管内工质的流速及流量,提高热管的潜热传热量及潜热传热份额;显热量随加热功率和充液率的增加而增大。     

强化管内沸腾换热实验研究

主要研究在低过热度下微槽对流动沸腾换热特性的影响，分别以单工质甲醇和甲醇与甲苯的混合物为工质对不同流量情况下光管、直槽管和螺旋槽管的流动沸腾换热特性进行了实验研究。研究结果表明：对单工质甲醇来说，螺旋槽管可以明显起到强化传热作用，而且流量越低，强化传热效果越明显。对混合工质来说，当流量较低时，螺旋槽管强化传热效果不明显，而在流量较高时，强化传热效果比较明显。无论是单工质还是混合工质，直槽管在实验所能达到的壁面温度条件下不能起到明显的强化传热效果。还给出了螺旋槽管强化传热的定性解释。     

改进型微热管平板太阳能空气集热器性能分析

近年来,以空气作为换热介质的太阳能集热器越来越受到重视。本文以微热管阵列为核心传热元件,设计并搭建了改进型微热管平板太阳能空气集热器性能测试系统。通过实验研究了不同空气流量和不同进口温度对集热器集热性能的影响,获得相应参量对集热器的出口空气温度、集热效率和微热管阵列蒸发段温度的影响特性,分析对比了改进前后集热器的集热性能,得到了集热器效率的归一化曲线。实验结果表明,改进型微热管平板太阳能空气集热器在夏季240 m³/h空气流量时集热性能最佳,改进后的集热器相比原集热器在夏季的平均集热效率最高同比提升13.8%;在240 m³/h风量下的平均集热效率最高达到了74%,对应集热器的压降为9.2 Pa。     

氧化石墨烯脉动热管传热性能实验研究

通过实验研究以氧化石墨烯分散液为工质的脉动热管的传热性能。实验采用1mg/m L的氧化石墨烯分散液,所得结果与以去离子水为工质的脉动热管传热性能进行比较发现:氧化石墨烯对以去离子水为工质的脉动热管传热性能具有强化作用,但是和脉动热管的加热功率密切相关。在加热功率低于20 W时,氧化石墨烯对脉动热管的强化作用较弱;当加热功率在30~60 W时,氧化石墨烯对脉动热管的强化作用较强,在3.71%~11.33%之间,且强化作用随加热功率的增大呈逐渐增强趋势;但随着功率继续增大,氧化石墨烯的强化作用逐渐减弱,当加热功率达到80 W后,热管传热性能减弱,原因可能是氧化石墨烯颗粒出现了沉降现象。     

在第二类吸收式热泵中对螺旋槽管的换热性能研究

为了提高在以溴化锂为工质的第二类吸收式热泵吸收器的性能,在第二类吸收式热泵吸收器内对不锈钢螺旋槽管,即不锈钢光滑管的传热传质性能进行了实验研究.发现螺旋槽管的传热传质性能约为光滑管3倍,螺旋槽管内热媒工质-水的流体阻力系数是光滑管的17～20倍;应用于第二类吸收式热泵中间大大降低换热面积,促进热泵的高效紧凑化.     

多管导流式气泡泵性能的实验研究

为研究多管导流式气泡泵性能,搭建了多管导流式气泡泵性能实验系统,以水为工质,对大气压下的多管导流式气泡泵在不同实验工况下的性能进行了实验研究。结果表明,保持沉浸比和提升管管径不变,随着加热功率的增大,液体提升量和提升效率值先增大后减小;保持加热功率和提升管管径不变,随着沉浸比的增大,液体提升量和提升效率不断增大。提升管数量的倍增,并不会带来提升量和提升效率呈相应倍数的增加。     

集流槽宽度对同侧出入流水冷式油冷器翅片流动换热性能的影响

本文采用基于Navier-Stokes方程组对同侧出入流水冷式油冷器翅片中冷内却剂的流动情况进行了模拟，研究了翅片两端集流槽宽度对翅片流动换热性能的影响。结果表明，随着集流槽宽度的增加，翅片内部流动死区的面积逐渐减小，冷却剂的对流换热逐渐增强，翅片内部高温区中冷却液的温度逐渐降低；在翅片性能方面，随着集流槽宽度的增加，冷却剂在出、入口间的压降逐渐降低，平均对流换热系数逐渐增加，传热因子j与摩擦系数f之比逐渐增加，翅片综合性能逐渐提高。     

基于中子成像技术环路热管的可视化试验研究

基于中子成像(NR)技术对铜-丙烯环路热管(LHP)在不同加热功率(0、5和10 W)下的运行进行了可视化研究。结果表明:在加热功率为5 W时蒸发器内液体工质在减少,冷凝器能够充分冷凝,液体管线充满液体工质;在加热功率10 W时热管内部冷凝的液体工质量在减少,蒸发器开始出现烧干现象;环路热管能够成功启动并稳定运行,且随加热功率增加启动时间减少;LHP在5 W时内部的气液分布使得传热性能最佳,在10 W时风扇的强制对流并不能达到充分冷凝的效果,导致热管热阻增大,性能变差;LHP运行过程中气体管线部分存在残留液体工质,这会减少LHP的工质实际循环量,降低其传热性能。     

直通式太阳能真空管集热器热性能分析

通过对直通式太阳能真空管传热模型的分析,在导出单根带翅片与不带翅片的直通式太阳能真空管的总热损失系数、效率因子、热迁移因子和瞬时效率的基础上,建立了直通式太阳能真空管的性能预测模型;针对由多根并联、顺流布置的直通式太阳能真空管组成的平行流集热器,对比计算了带翅片与不带翅片两种真空管及由其组成的集热器的瞬时效率。结果表明,在工质流量,进口温度,环境温度等条件相同的情况下带翅片的直通式太阳能真空管以及由其构成的集热器的瞬时效率分别比不带翅片的太阳能真空管及集热器提高很多;并联直通式太阳能真空管间的流量分配不均匀性致使集热器的整体效率低于单根真空管的瞬时效率。