热管冷却反应堆的兴起和发展

热管冷却反应堆采用固态反应堆设计理念，通过热管非能动方式导出堆芯热量。本文总结了热管冷却反应堆的概念初创、积极探索、重大突破的发展历程；分析了热管冷却反应堆的技术特点，包括固态属性、固有安全性高、运行特性简单、易于模块化与易扩展和运输特性良好等核心优势；归纳了热管冷却反应堆中热管性能、材料工艺、能量转换等技术现状，并提出热管冷却反应堆进一步发展将面临的材料、制造工艺、运行可维护性等挑战，从而明确了热管冷却反应堆未来的发展趋势，为革新型热管冷却反应堆技术的发展与应用提供良好的方向指引。总体而言，热管冷却反应堆在深空探测与推进、陆基核电源、深海潜航探索等场景中具有广阔的应用前景，有可能成为改变未来核动力格局的颠覆性技术之一。      

双源式热管空调系统传热性能实验研究与应用

研制了新型的双源式热管空调系统,针对充液率、倾角、高度差以及温差等因素对双源式热式空调传热性能的影响进行了实验研究,得出了各因素与空调系统制冷系数的变化关系,并通过某通信机房改造应用双源式热管空调进行了节能实验研究。实验结果表明:充液率在100%～125%范围时热管能够达到最佳工作状态; 10°～12°为热管系统最佳倾角; 1 000～1 100 mm为热管系统最佳高度差;随着温差的增大,双源式热管空调的单位面积换热量和能效比(EER)都在增大,在温差15℃时比温差5℃时约增加了106%;相对常规空调系统,双源式热管空调与常规空调联合使用制冷系统节能率达到40. 8%。     

超亲水毛细芯环路热管启动及热性能分析

为解决电子设备高热通量下的散热问题，采用H₂O₂氧化法对烧结毛细芯进行了超亲水改性，研究了毛细芯表面润湿性对吸液性能的影响。并将改性后的超亲水毛细芯应用到环路热管内，研究了倾斜角度及加热功率对超亲水毛细芯环路热管的换热特性的影响。实验结果表明：超亲水毛细芯的吸液速度增加，吸液时间较亲水毛细芯减小了3.52ms；与普通亲水毛细芯环路热管相比，在加热功率Q=200W时，超亲水毛细芯环路热管蒸发器中心温度降低了约6.0℃，在Q=20W时启动时间与温度分别降低了33s与2.5℃。同时发现超亲水毛细芯环路热管在正重力状态时的运行温度更低，热阻较小，最低热阻仅为0.084℃/W。     

双层毛细芯对环路热管传热性能的实验分析

环路热管作为一种高效的相变传热装置,其性能与位于蒸发器和储液槽之间的毛细芯结构密切相关。为了更深入研究双层毛细芯对环路热管传热性能的影响,利用不同颗粒直径铜粉制备双层毛细芯,在毛细芯总厚度为5 mm的条件下,通过调整大粒径和小粒径层的相对厚度来改变毛细芯厚度比,对平板型蒸发器环路热管启动和变工况运行进行实验测试。实验结果表明:在同一工况下,不同厚度比的双层毛细芯启动特性存在显著差异,启动过程中出现小粒径层蒸发效率低引起的温度过冲和环路热管中气液两相流变化导致的温度振荡;同时存在一个较优的双铜层毛细芯厚度比,大粒径(180～280μm)铜层厚度为3 mm可提高蒸发效率,小粒径(56～71μm)铜层厚度为2 mm可提供足够毛细抽吸力保证环路热管稳定运行。搭载该厚度毛细芯的环路热管不仅启动速度快(125 s),而且总热阻和蒸发器壁面温度均最低,最大加热功率达到120 W(21.10 W/cm~2),对应热阻为0.17 K/W。     

一种钛白粉转窑煅烧尾气余热利用新装置

钛白粉煅烧转窑尾气的高湿、高硫、高酸露点的特性使得转窑尾气余热利用过程中换热器寿命不理想。在总结已有尾气余热利用方式存在问题的基础上,提出了一种长寿命、易维护的套管式热管余热利用装置,该装置由彼此分离的换热套管通过弯头、法兰连接成为整体,尾气垂直横掠双层套管段,与高硫、高湿的尾气通过相变介质的相变完成热量由尾气向取热介质的转移,产生钛白粉生产工艺所急需的蒸汽,双层管的相变换热套管对比单层管的重力热管换热器寿命明显延长;连接换热套管的单层管弯头不与高湿、高硫尾气换热,大大减轻了尾气对单层管的腐蚀。换热器应用在3.6 m×58 m的钛白粉煅烧窑上,每年可以产生0.9 MPa的水蒸气1.12万t,为企业带来可观的经济效益。     

铝合金热管低温扩散钎焊

针对可展开式热辐射产品中环路热管与外贴热管低温钎焊、高温使用的技术要求,开发一种新型镓基低银钎料Ga60Cu38Ag2。采用扫描电子显微镜、XRD能谱分析、DSC等方法对试验结果进行分析对比,结果表明,镓基钎料中的元素Cu,Ga形成了CuGa_2的金属间化合物,并且其中的部分Ga扩散到铝合金Ag镀层中,与银形成了Ag_3Ga金属间化合物;元素Al部分固溶在镀层中,部分与Ag形成了AlAg_3的金属间化合物。钎焊接头抗剪强度达到18 MPa,钎料的固相线温度为263℃,满足可展开式热辐射器的使用要求。     

金川集团化工厂铜冶炼烟气制酸中温位余热回收

阐述金川集团化工厂530 kt/a铜冶炼烟气制酸系统扩能改造和余热回收前存在的问题,在遵循尽可能保留现有工艺管线和保证余热高效回收的原则上对转化工艺进行改造完善,将转化流程由原设计的“3+1/Ⅳ.Ⅰ-Ⅲ.Ⅱ”四段转化改为“3+2/Ⅴ.Ⅰ-Ⅲ.Ⅱ.Ⅳ”五段转化工艺流程,研发适合冶炼烟气制酸系统的分离型热管余热回收工艺技术.生产实践证明,该工艺在确保转化热平衡的基础上提升转化率,优化系统工艺技术指标,实现回收转化中温位富余热量生产饱和蒸汽,保证制酸系统与铜冶炼系统的匹配化生产,节能减排效益可观.     

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。     

不同工质回路热管负载功率变化下的质量流量特性

为了进一步提高回路热管仿真精度并丰富回路热管实验研究方法，本文对回路热管瞬态传质进行实验研究。使用高精度质量流量计分别对以丙酮、乙醇、丙烯为工质的回路热管进行不同负载功率下的质量流量测量研究。结果表明：启动阶段，热负载10W时，丙烯回路比丙酮回路热管启动快，且两者的温度稳定均滞后于质量流量；稳定阶段，随着热负载功率增大，不同工质的回路热管的平均质量流量均线性增长，而瞬态质量流量则持续波动，其质量流量波动幅度均呈现先减小后增大的趋势。质量流量波动幅度会受到气体工质的可压缩性与作用在毛细芯内部上的热量的共同影响。通过频谱分析发现，液相质量流量波动还会受到冷凝器两相区的影响。高热负载下，作用在毛细芯内部上的热量占主导地位，质量流量波动加剧，同时出现周期性大幅波动，且其波动频率随着热负载增大而增大。