液氮温区脉动热管流动及传热特性研究

脉动热管是一种新型传热元件,具有结构简单、传热性能突出的优点。为了研究低温脉动热管管内工质流动及传热特性,采用液氮为工质,运用多相流VOF方法建立闭式环路结构的低温脉动热管的三维数值模型,并对模型进行了数值模拟。文章对低温脉动热管管内工质的流型变化和传热性能的影响因素进行了研究。结果显示,低温脉动热管从启动阶段到稳定运行阶段管内工质存在多种流型。得出低温脉动热管的倾角、充液率和内径会对低温脉动热管的传热性能产生一定的影响,并分析了倾角、充液率和内径对低温脉动热管传热性能的影响特点。     

低温脉动热管传热特性的数值模拟研究

近年来,脉动热管作为一种具有较高传热效率的传热元件被广泛研究,应用领域十分广泛。为了研究在低温区内各因素对脉动热管传热性能的影响,以液氮为工质,采用多相流VOF方法建立了弯头数为6的闭环脉动热管的三维数值求解模型,并对其进行数值模拟。结果表明,脉动热管进入稳定运行阶段后,管之间会形成相间分布的上升管和下降管,且在上升管中以塞状流居多,下降管中以泡状流居多;在较低加热功率时,脉动热管的热阻随充液率的增加而减少;对不同充液率,热阻随加热功率都是先减小而后增大,充液率的增加可以一定程度上降低倾角减小对传热热阻的影响。     

闭式回路型脉动热管的运行状况与传热性能试验研究

为深入了解闭式回路型脉动热管的运行状况与传热性能,建立紫铜制脉动热管试验平台,分析在风冷条件下加热功率、倾斜角度、充液率和工质等因素对脉动热管运行状况及传热性能的影响,并对各点温度波动原因进行分析。研究结果表明,温度波动幅度可以反应脉动热管内工质流动状态的转变;脉动热管传热性能与其倾斜角度紧密相关;当工质为蒸馏水时,充液率在40%附近时,脉动热管的综合传热性能最优;脉动热管的启动状况与工质的热物性共同决定了工质对脉动热管传热性能的影响。     

中低温脉动热管传热性能的模拟研究

脉动热管是一种新型传热元件,具有结构简单,传热性能突出的优点。针对可用于低温冰箱的脉动热管,采用R508B为工质,运用多相流VOF方法建立闭式环路中低温脉动热管三维数值模型进行了数值模拟分析。模拟过程中,环路脉动热管的充液率分别为30%、50%、70%,热端加热功率分别为20 W、40 W、60 W、80 W、100 W、120 W,模拟了初始充液后管内气态和液态的相间分布,获得了不同时间点管内温度分布,探讨了中低温脉动热管充液率和加热功率对热管换热性能的影响。结果表明,中低温热管与常温热管在启动和稳定运行阶段具有相似的特征,当中低温脉动热管稳定运行时,温度的波动具有周期性。脉动热管的传热性能随着加热功率增大而变化。充液率较低时,在低加热功率下的冷热两端温差和等效热阻都比较小,当加热功率较大时热阻会出现上升。当充液率较高时,在低加热功率下脉动热管的冷热两端温差和等效热阻都比较大,随着加热功率的增加,温差和热阻都减小。     

乙烷脉动热管的CFD数值模拟研究及实验对比

为了更好地了解脉动热管内部的内在运行机制,本文在实验的基础上采用VOF模型对乙烷脉动热管的传热特性进行了数值模拟研究.结果表明:充注工质后,脉动热管内部形成了随机的气液分布;在启动过程和稳定运行过程中,温度波动的频率随着加热功率的增大而增大;在稳定运行过程中,脉动热管内的流型也在不停地变化.将模拟结果与前期的实验结果进...     

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。     

重力热管内部传热传质过程的数值模拟

为了揭示两相闭式热虹吸管(重力热管)蒸发段及冷凝段工质相变传热本质,以其为基础建立数值模型,并基于流体体积函数(VOF)模型确定气液两相间的相界面,对采用工质水和R134a的热管运行过程进行数值分析。研究结果表明:多相流模型对热管内部的蒸发冷凝过程模拟较好,可以直观地再现热管内部的传热传质过程。     

大管径闭环脉动热管传热特性研究

设计了一种内径为4 mm的大管径闭式脉动热管实验装置,并通过实验研究了脉动热管的启动特性与热流密度、充液率对其传热性能的影响。实验结果表明:在脉动热管启动过程中存在两种不同启动过程;在其运行过程中热阻随着热流密度的上升而下降;在不同热流密度下,均存在最佳充液率且为0.4左右。同时,通过与2 mm内径的脉动热管传热性能对比,说明了4 mm脉动热管的传热优势。     

用于脉动热管的二元混合工质热力特性探讨

脉动热管是一种新型传热元件。工质种类的选取影响脉动热管的运行与传热,因此应根据脉动热管的用途及相应的温度范围选择适当的工质。提出选取二元混合工作介质(简称混合工质)作为脉动热管的工作介质。分析二元混合工质的露点温度或泡点温度与工质的种类、配比、压力之间的关系,以选取适合脉动热管传热特性的二元混合工质热力参数,得到选取混合工质的相应方法及注意事项。     

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。     

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。     

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。     

基于分布参数模型的微通道平行流环路热管换热性能研究

基于分布参数模型建立了微通道平行流环路热管的稳态传热模型,并通过实验验证模型可行性,最大相对误差为10.5%。模拟研究分析了充液率、蒸发器和冷凝器高度差等因素对环路热管传热性能的影响。结果表明：环路热管的最佳充液率为80%~105.4%,换热量为1.27~1.36 kW;蒸发器和冷凝器的高度差从0.4 m增至1.0 m时,换热量约提升8.7%。同时,模型能够预测蒸发器流量分配的不均匀性及扁管内部的两相状态,使模拟结果更加精确,对微通道平行流环路热管的结构设计具有一定的参考价值。     

L形脉动热管启动和传热特性的研究

针对电动汽车锂离子电池发热的问题,本文提出了上部加热/底部冷却型L形脉动热管。该脉动热管具有加热段长、冷却段和绝热段短的特点。研究了在供热量为10~30 W,冷却水温度为20~30 ℃,甲醇充液率为7.1%~21.2%条件下L形脉动热管启动与传热特性的影响。实验结果表明：随着充液率的增加,该脉动热管的启动温度呈增大的趋势,而热阻呈先减小后增大的趋势。并且随着加热量的增加,启动温度、启动时间和热阻均呈减小的趋势。当充液率为10.1%~14.1%时,在10~20 W的加热量和25 ℃冷却水条件下电加热板的平均温度保持在54.7 ℃以内,表明L形脉动热管能够充分保障电动汽车电池正常工作所需温度,且显示出良好的启动和传热性能。     

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...     

脉动热管技术研究综述

脉动热管作为一种新型传热装置,具有体积小、灵活性高、成本低、传热性能高以及无外部机械要求等优异特性,在微电子器件冷却散热、余热回收、太阳能集热以及航空航天热控技术等领域中都具有巨大的应用潜力。本文介绍了脉动热管的工作原理,并综述了脉动热管在可视化实验、传热性能的影响因素、理论分析以及实际应用等方面的研究现状,最后,讨论分析了今后脉动热管的研究方向,主要着重理论机制、影响因素、以及应用拓展方面。     

微槽平板热管的流动分析

通过建立微槽平板热管的数学模型,得到了热管内部毛细流动和传热的数据,分析了热管在多种工况下工作特性的变化规律,考察了汽液界面上的剪切作用对热管传热量的影响,并且进一步在理论上预测了该型热管的毛细和沸腾极限。     

液氢温区脉动热管试验台设计

总结了前人对低温脉动热管的研究成果,同时提出了液氢温区低温脉动热管试验台的设计方法,主要包括热负荷计算和力学校核.该试验台可以研究多种参数(如弯折数、充液率、绝热段长度、加热量等)对传热性能的影响.     

乙烷双蒸发器低温回路热管的实验研究

介绍了一套双蒸发器低温回路热管样机的运行特性,包括次蒸发器辅助热管的降温启动性能和系统的传热能力。样机以乙烷作为工质,能够在次蒸发器上施加一定加热功率的情况下更快、更顺利地进入稳定工作状态。实验结果表明,该样机最高能够传递16 W的热量,最低传热热阻为1.3 K/W。