脉动热管传热性能实验研究

脉动热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件,影响脉动热管传热性能的主要因素包括几何参数、物理参数和操作参数。本文对脉动热管的传热性能进行了可视化实验研究,给出了不同影响因素对脉动热管传热性能的影响结果。     

平板回路型脉动热管启动阶段传热特性的试验研究

笔者搭建了平板回路型脉动热管可视化实验台对其启动特性进行试验研究。根据蒸发段与冷凝段之间的温差随时间的变化,将平板回路型脉动热管工作过程划分为启动、过渡和稳定工作3个阶段。试验结果表明:启动阶段传递的热量是显热;随着热负荷的增大,平板回路型脉动热管的启动时间逐渐缩短;最佳充灌率在50%左右,最佳倾斜角在50°～70°之间。工质的热物性对启动时间也有影响,λ越大,ρc越小,(dP/dT)sat越大,启动时间越短。     

AEO-9表面活性剂对脉动热管启动和传热特性的影响

本文针对脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）非离子表面活性剂,在加热功率为40、60、80、100、120 W,AEO-9质量分数为10、20、30、40 mg/kg工况下,测试了脉动热管的启动时间、热阻和蒸发段温度波动,并与去离子水进行对比。结果表明：AEO-9可以缩短启动时间,启动时间随AEO-9质量分数的增大先减小后增大,在加热功率为40 W、质量分数为20 mg/kg时启动时间最多缩短了29.2%;AEO-9可以减小热阻,加热功率较小时（≤60 W）,热阻随AEO-9质量分数的增大而增大;加热功率较大时（≥100 W）,热阻随AEO-9质量分数的增大而减小;在加热功率为40 W、质量分数为10 mg/kg时热阻最多减小了35.8%;AEO-9可以减小蒸发段温度波动,且质量分数越高波动越小,在加热功率为120 W、质量分数为40 mg/kg时温度波动幅度最多减小了68.4%。     

表面活性剂对脉动热管传热特性的影响

本文试验研究了表面活性剂脉动热管的运行性能。采用浓度为0.125%的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液作为工质。试验结果表明,表面活性剂脉动热管的启动时间和启动温度随输入功率的增加而降低。脉动热管的传热特性与输入功率有关,且随着输入功率的增加而增强。与纯水脉动热管相比,充液率为50%的CTAB脉动热管在加热功率100 W时热阻降低52%。     

单面波浪平板脉动热管的传热性能

对一种单面波浪平板脉动热管的传热性能进行了实验研究,分析在空气强制对流冷却条件下充液率、加热功率、倾角等因素对其传热性能的影响。研究结果表明,除0°倾角外,脉动热管的最佳充液率为20%～30%,倾斜角度对脉动热管传热性能的影响很小,但90°时相对最好。脉动热管在0°放置时其传热性能较差,在低充液率的情况下甚至丧失脉动效果,主要是工质回流不畅的原因,与平板脉动热管的槽道设计有很大关系。此外低加热功率时热管传热性能存在波动,有时甚至不能启动。     

三维脉动热管耦合相变材料的传热与节能特性研究

为研究三维脉动热管与相变材料耦合系统的传热与节能特性,本文搭建了三维脉动热管/相变材料耦合模块实验台,使用甲醇、乙醇和丙酮3种工质对充液率为34％、44％的三维脉动热管进行研究,建立了耦合模块的热阻模型,定义了耦合模块的热阻变化率;研究了在变送风温度(3～9 m/s)和速度(20～26℃)条件下耦合模块的热阻变化规律和...     

常温并联式脉动热管启动及运行特性的实验研究

针对常温并联式脉动热管搭建了采用恒温热水加热热管的实验系统,测试了以甲醇为介质,热管管径为4 mm时,不同冷却形式、加热冷却温度和充液量对热管启动特性的影响;以甲醇为介质,不同热管管径(2、4、6、8 mm)对热管等温性的影响;以及工质为甲醇和R600a,不同加热长度时(20、25、30 cm)热管的传热能力。实验结果表明:热管冷凝段采用水冷时较自然冷却启动快;较高的加热温度和较低的冷却温度有利于热管启动;热管启动时间随充液量的增加而增加。热管运行过程中在纵向和横向均具有良好的等温性,且随着热管管径的增大等温性逐渐降低。随加热温度的升高,工质为甲醇和R600a热管传热量的变化规律不同,缩短加热长度可以缓解过热度过高的不利影响。     

笔记本电脑热管最大传热能力测试

热管作为笔记本散热器中最重要的导热元件,最大传热能力是衡量其性能优劣的重要指标之一。本文结合生产实际,设计了一种测试装置。此装置操作简单方便,分段测试数据读取一目了然,可实现不同类型热管在不同工作温度及工作角度下最大传热能力的精确测试。通过实验验证,结果表明:在50℃工作温度下,输入测试功率30W时,热损耗在2%以内。     

液氢温区脉动热管实验研究

为了研究脉动热管用于冷却Mg B——2超导磁体的可行性,对一台自行研制的液氢温区脉动热管实验台开展了实验研究工作。充液率为34.2%时,随着加热功率的增大,脉动热管经历了启动、脉动、极限3个阶段,启动阶段中脉动热管传热温差波动很大,传热性能差,而脉动阶段中脉动热管传热温差很小,传热性能好。脉动热管在加热功率为1.28 W时具有最高的有效热导率为19 k W/m·K,此时蒸发段与冷凝段温差为0.28 K。     

并联梯形槽道板式脉动热管的启动性能研究

为分析板式脉动热管启动性能的影响因素,对一种并联梯形槽道板式脉动热管在空气强制对流冷却情况下进行了实验研究。结果表明,热管在低加热功率下的启动行为呈现冷热端温度平稳上升和跳跃两种,其中跳跃行为又分为跳跃后冷热端温度继续上升与逐渐下降两种;而热管在高加热功率下的启动行为主要为温度跳跃;同时实验还发现热管的完全启动温度随充液率及倾角的增加而增加,与加热功率无关;加热功率影响启动速度,功率越高热管启动速度越快。     

脉动热管的力学分析

脉动热管是涉及多物理学科、多参数的气液两相流系统,研究和分析微小尺度下脉动热管内部系统的受力是进行脉动热管理论建模和机理分析的基础。作用在脉动热管内液塞上的力有液塞两侧气泡的压力、壁面与液塞间的摩擦剪切力、液塞两端的毛细作用力和液塞重力。以无水乙醇为例计算了各个作用力的大小,发现液塞两侧气泡的压力和液塞两端的毛细作用力是影响液塞脉动的主要因素。     

Hydrodynamics and Heat Transfer in Pulsating Turbulent Pipe Flow of a Liquid of Variable Properties

The effect of the variability of properties on the characteristic features of heat transfer and of pulsating turbulent pipe flow of incompressible liquid is investigated. The results are obtained by using the method of finite differences to solve numerically a set of equations of motion, continuity, and energy written in a narrow channel approximation. The set is closed by relaxation equations for turbulent stress and turbulent heat flux. A stable difference scheme is used, which is valid for high relative amplitudes of oscillation. The calculations are performed for a dropping liquid in view of the temperature dependence of viscosity. The results of calculation of heat transfer and friction resistance for two limiting cases of steady-state flow of a liquid of variable properties and of pulsating weakly nonisothermal flow fit well the available experimental data.     

脉动热管实验与理论研究进展

脉动热管(PHP/OHP)是一种新型的高效传热元件,在航天领域、电子器件冷却以及节能技术方面极具应用潜力。这里首先介绍了脉动热管的特点和工作原理,然后分别从实验研究、理论研究和实际应用等方面介绍了目前该领域的研究现状。实验研究方面着重介绍了流动可视化应用以及纳米流体和功能流体通过强化换热提高脉动热管性能等相关研究热点。同时指出,目前脉动热管的理论分析受限于两相流理论的发展,主要研究重点在于非线性分析;数值模拟方面,特别是同纳米流体以及功能流体应用相结合将会成为下一个研究热点。     

多支管并联的分离型热管回路传热特性实验研究

基于分离式重力热管在冷却50℃左右水池中的应用背景,本文实验研究了7根并联支管换热形成的分离型热管回路,主要研究以R134a为热管工质的热管散热能力及充液率对热管系统工作性能的影响,得到实验的最佳充液率为42. 3%。在此基础上对比分析了并联各支管的流动与传热性能差异,结果表明,水池加热功率在780～2 560 W实验范围内时,水池温度、管内蒸发温度和管内传热系数均随水池加热功率的增加而增加;并联蒸发管和冷凝管的流量分配均出现不均匀现象,且并联各支管间传热性能存在一定的差异性,其中在充液率为42. 3%、水池加热功率为1 680 W时,蒸发段支管1的最大传热系数是支管7的1. 68倍。