振荡热管内不同形态纳米颗粒流动及传热特性

主要针对不同形态的纳米颗粒在振荡热管内的流动及热传输特性进行了实验研究。在相同的压力、相同的热管倾角、不同的充液率条件下,对振荡热管内工质分别为Cu-水纳米流体以及Cu-水纳米流体中Cu纳米颗粒沉积后溶液的流动以及热传输特性进行了实验研究,并与工质为蒸馏水时进行了对比实验分析,以此来研究振荡热管内气、液以及纳米颗粒多相流动存在时,对热管传输特性的影响。实验表明：当振荡热管内存在气、液以及不同形态的纳米颗粒多相流动时,对其传热特性会产生很大的影响,在一定条件下会起到强化传热的作用。     

振荡热管的运行特征和传热机理

选取62%充注率去离子水振荡热管实验为例,结合前人得到的振荡热管的可视化实验研究成果,揭示了随加热功率不同,振荡热管运行特征、温度振荡及传热机理的对应变化过程。结果显示:振荡热管在没有启动振荡之前,管内工质没有明显宏观质量迁移运动,蒸发段、冷凝段壁面温度均无振荡变化;在启动振荡之后,随着加热功率的增大,管内工质由上下徘徊振荡、不稳定振荡循环流动至稳定单向循环流动;流型的变化也由泡状流、弹状流、塞状流至环状流转变,流速增大;伴随流型、流速的改变,蒸发段、冷凝段壁面温度的振荡变化由没有振荡、大幅度小频率、至小幅度大频率振荡,传热能力不断增强,热阻不断减小。文中为建立振荡热管理论模型、认识其传热规律提供参考。     

热管式降膜吸收器的传热传质

对热管式降膜吸收顺溶液吸收传热传质并通过热管移出吸收热的过程进行了数值研究，根据所建立的数学模型，通过求解热管加热段外壁面溶液波动降膜的动态二维偏微分方程和热管传热方程，研究了膜雷诺数，低位余热温度，输出温度等因素对传热管质过程的影响，对进一步工作提出了新的见解。     

微型硅基振荡热管传热特性

研究了当量直径352 μm梯形截面微型硅基振荡热管的传热特性。以FC-72和R113为工质,讨论了重力、充液率和工质等因素对微热管传热性能的影响。实验结果发现,在该通道直径或Bond数为0.45时微热管可以有效振荡运行,虽然此时表面张力作用显著,但不能忽略重力对其传热性能的影响。当倾角大于10°、充液率介于30%和65%之间时微热管具有振荡运动的特征,可显著增强传热效果。微热管分别以FC-72和R113为工质时,对应的最佳充液率分别为55%和41%相似文献   

吸湿性盐溶液振荡热管的传热特性研究

研究了10%(质量分数)LiCl吸湿性盐溶液作为工质的振荡热管传热特性。测试了在45％～90％充液率、10～100 W加热功率下振荡热管蒸发端温度及热阻的变化，并与去离子水工质的实验数据进行了对比。结果表明：在45％、55％的低充液率下，加热功率达到50 W以上时，LiCl溶液振荡热管的热阻明显比去离子水振荡热管低，能有效延迟烧干现象的发生。在62%的中等充液率，35W加热功率以上，LiCl溶液振荡热管的蒸发端温度较离子水振荡热管振荡频率快，幅度小且热阻低。在80%、90%的高充液率下，两种工质振荡热管的蒸发端温度曲线在平均温度、振荡频率、振荡幅度上都较为相似，热阻也比较接近。     

基于中心复合设计的振荡热管传热性能分析

Oscillating heat pipes （OHPs） are very promising cooling devices. Their heat transfer performance is affected by many factors, and the form of the relationship between the performance and the factors is complex and non-linear. In this paper, the effects of charging ratio, inclination angle, and heat input and their interaction effects on heat transfer performance of a looped copper-water OHP are analyzed. First, suppose that the relationship between the response and the variables approximates a second-order model. And use the central composite design to arrange the experiment. Then, the method of least squares is used to estimate the parameters in the second-order model. Finally, multivariate variance analysis is used to analyze the model. The results show that the assumption is right, that is to say, the re- lationship is well modeled by a second-order function. Among the three main effect variables, the effect of inclination angle is the most significant, but their interaction effects are not significant. In the range of the considered factors, both the optimum charging ratio and the optimum inclination angle increase as the heating water flow rate increases.     

重力热管振荡传热特性RBF神经网络动态建模

The work address the problem of modeling the dynamical oscillating behavior during both unstable and stable operations, of an experimental thermosyphon. A standard RBF artificial neural network-based prediction model was developed for predicting the oscillating heat transfer of thermosyphon by means of input-output experimental measurements with the characteristics of time series. A comparison of prediction values between the RBF network and the MLP network was giving. The precision of RBF network was higher than that of the other neural networks such as BP-MLP network etc. The dynamical model of RBF network could be used to describe, predict and control the heat transfer process of a thermosyphon or a heat pipe system.     

干燥用振荡流热管强化传热研究

振荡流热管（OFHP）在干燥领域有广阔的应用前景。提出了两种强化振荡流热管传热过程的方法：①用脉冲加热代替传统的连续加热；②采用非均匀热管流通截面。实验结果表明，这两种方法都能增强热管内的振荡过程，并使传热性能显著改善。脉冲加热的振荡流热管比相同功率下连续加热时的传热热流量提高15％～38％，当量热导率提高12％～63％。当加热功率大于100W时，非均匀截面振荡流热管比均匀截面振荡流热管的热流量和当量热导率也有明显提高。     

振荡热管传热性能与工质物性关系分析

选取去离子水、甲醇、乙醇和丙酮为工质,考察不同工质不同充液率的振荡热管运行特征,寻找影响振荡热管传热性能的物性因素。结果表明：在小功率时,传热性能受是否启动振荡及振荡流速支配,与动力黏度密切相关;随加热功率增大,振荡流速加快,不同工质振荡热管温度振荡频率和幅度差别渐小,动力黏度和液态比热容、汽化潜热共同影响振荡热管传热性能;在大功率时,振荡流速较快,充注汽化潜热、比热容大的工质振荡热管传热性能更具优势。振荡热管和物性的关联分析可为认识不同情况下振荡热管的传热机理和工作特性、建立振荡热管理论模型提供参考。     

等截面和变截面通道硅基微型脉动热管传热特性比较

为了解截面结构对微型脉动热管传热性能和内部工质流动特征的影响,采用可视化和温度测量的方法对比研究了等截面和变截面硅基微型脉动热管内的工质运动和传热特性。实验工质为R141b,充液率为40%～60%。实验结果发现,变截面通道结构的设计不仅有利于降低微型脉动热管的热阻,提高其传热能力,同时可有效改善其启动性能。随着充液率的增大,该优势更加明显,当充液率约60%时变截面微型脉动热管的启动功率和启动蒸发段平均温度比等截面热管分别下降约0.4 W和17.3℃。另外,因变截面结构而形成的附加毛细作用可使微型脉动热管内工质发生短暂定向运动,而在等截面热管中则未观察到上述现象。     

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。     

Friction and heat and mass transfer for turbulent pseudoplastic non-newtonian fluid flows in rough pipes

Friction factor and heat and mass transfer coefficient correlations are developed for turbulent pseudoplastic (purely viscous or inelastic) non-Newtonian fluids flowing through rough pipes. A correlation for friction factor which is applicable in the region of transition from the smooth to the fully-rough regime is proposed. It is obtained by adding the two correlations for the limiting situations, i.e. smooth pipes and fully-rough pipes. The predictions of the proposed correlation are compared with published experimental data and other previous correlations. A model for heat and mass transfer is developed on the basis of the Levich three-zone model. It is found that the proposed model is capable of predicting satisfactorily heat and mass transfer coefficients for Newtonian and pseudoplastic non-Newtonian fluid flow in rough pipes.     

管板结构脉动热管冷却动力电池的传热特性

开发经济、高效和可靠的电动汽车电池冷却方案是其大规模商业化过程中需要解决的关键问题之一。本文提出并设计了一种对动力电池进行热管理的管板结构脉动热管装置,选用乙醇、水及两者二元混合物为工质,对不同加热功率、充液率和乙醇-水混合比下脉动热管的传热特性进行了实验研究。结果表明,使用乙醇-水混合工质的脉动热管表现出更好的启动和传热性能。在充液率为30%、加热功率为48W时,电池的平均温度可以控制为44℃;电池的表面平均温差可低至1.5℃,表现出较好的均温性。对乙醇-水二元混合工质强化脉动热管传热的机理分析表明,两者具有的互补热物性特征和热管内部混合工质浓度梯度引起的逆Marangoni流是改善脉动热管传热性能的主要原因。     

脉动热管技术研究及应用进展

脉动热管由于具有结构简单、成本低廉、传热性能突出及环境适应性强的优点,已成为近年来热管技术领域的一个研究热点。本文在介绍脉动热管基本工作原理和结构特征的基础上,系统综述了其在可视化、传热特性实验和理论模拟分析等方面的研究现状,并就纳米流体脉动热管和微型脉动热管的研究进展作了一定报道,同时还总结了脉动热管在微电子冷却、余热回收、干燥、太阳能集热和制冷空调等方面的应用研究情况。最后,分析探讨了脉动热管研究中包括模型预测、设计优化、传热极限等在内的一些尚需解决的关键问题和今后的研究发展趋势。     

振荡热管当量导热系数的理论推导与分析

把振荡热管模型简化为由管壳、液膜和振荡液塞3部分组成的具有高导热系数的复合材料。给出了振荡热管的径向和轴向当量导热系数;并从理论上推导出了振荡液塞当量导热系数的定性表达式,该导热系数与液塞的振荡频率和振荡幅度成正比;最后根据试验结果分析了热流密度、充液率和倾角等因素对当量导热系数的影响,即随着热流密度和充液率的增加,当量导热系数先增后减,倾角对当量导热系数的影响与通道弯数有关。     

微槽道脉动热管的启动及传热特性

对竖直和水平放置情况下微槽道脉动热管(当量直径2.82mm)的启动及传热性能进行了实验研究,并与内径分别为3.4mm(1^#)、4.0mm(2^#)和4.8mm(3^#)的3个光管脉动热管进行了比较。实验工质为去离子水,充液率为50%。实验结果表明,竖直放置(底部加热)时,微槽道结构可以显著降低脉动热管的最小启动功率和启动温度,在约305W的加热功率下其热阻分别比1^#、2^#和3^#光管脉动热管下降41.7%、35.6%和30.9%,蒸发段壁面平均温度分别下降12.1、11.8和7.6℃;水平放置时,微槽道脉动热管在一定加热功率下能够正常启动,光管脉动热管难以有效运行。使用微槽道结构后,脉动热管显热和潜热传热能力的提高以及微槽道毛细作用利于冷凝液向蒸发段回流可认为是实现热管传热强化的主要原因。     

表面浸润程度对脉动热管传热性能的影响

为了深入理解表面浸润性对脉动热管传热性能的影响,利用碱性辅助表面氧化技术,通过控制氢氧化钠和过硫酸铵溶液与铜表面反应浓度的变化,制备了具有不同浸润程度表面的脉动热管,其表面接触角分别为0°、33.9°、55.7°、84.3°。通过实验研究了表面浸润程度对脉动热管传热性能的影响。结果显示,随着脉动热管内部浸润性的增强,其脉动频率及幅度增加,脉动热管热阻及温差降低,传热性能得到强化。     

带平板蒸发器的紧凑型三维脉动热管传热特性

设计制作了带平板蒸发器的紧凑型三维脉动热管,蒸发器的铜板尺寸为40 mm×40 mm×3.5 mm,内部含有平行圆通道,通道内径为2 mm;热管的冷凝段则由内、外径分别为2 mm和3 mm的铜毛细管构成。以乙醇和去离子水为工质,对该脉动热管在不同放置方式（竖直、水平和侧放）和体积充液率（20%～70%）下的启动和传热性能进行了比较研究。实验结果表明,充液率介于30%～70%之间时脉动热管大都能正常启动且稳定运行,表现出优异的传热性能。热管的启动温度随着充液率的提高而升高,启动温度由低到高排列顺序为竖直、侧躺和水平放置。竖直放置时该热管的传热性能优于水平放置,且两种放置情况下的传热性能总体上均随着充液率的减小而提高。相比于乙醇,使用去离子水时该脉动热管拥有更低的蒸发段平均温度,显示出更好的传热性能和均温性。     

具有质热源的方腔内对流传热传质及其非线性特性

以火灾为背景,对一个带有质热源的方腔进行了研究。针对不同Ra,浮升力比Nc,S_r和D_f,探讨了腔内流体的传热传质规律及其非线性特性。结果表明,存在临界R{a}_{\mathrm{c}}使流体流动由导热驱动流动转变为对流驱动流动,随着Ra增大质热源表面传热传质强度增加,流体由稳态流动转为振荡流动。当Nc>-1时,对流传热系数和对流传质系数增大,流体由稳态转化为倍周期振荡,最后转化为混沌。增大S_r和D_f可增强传热传质能力。