倾角对环状热管蒸发器性能的影响

针对生产过程中低品位能量回收,设计了带有环状管蒸发器的不锈钢水工质重力型分离式热管,环状管由31.6 mm管径内管热水加热,环空间隙为15.0 mm,可视化地研究了26 kPa蒸发压力,0~90 °倾斜角度下多个充注率环状管蒸发器的壁温特性。结果表明：该类热管的环状管蒸发器运行时存在一高温区,随倾角增加而扩大;环状管内蒸发侧平均表面换热系数随倾角增大先增后减、再增大,与沸腾流型随角度发生转变有密切关联;与一些相似文献进行了对比,发现环状管蒸发器与普通重力型热管在换热性能均在10~20 °倾角达到极大值,而环状管蒸发器则在90 °时达到了另一极大值。     

一种纵向供液式环路热管传热性能研究

为解决高热流电子元器件的小空间散热问题,本文研制了一种纵向供液式甲醇-铜环路热管系统,并搭建实验测试平台。对该系统在水平状态与重力辅助状态下进行了启动与变负荷性能测试。实验结果表明:加热壁面温度不超过100℃,水平状态下系统能在热负荷20～60 W成功启动运行,最大热流密度8.3 W/cm~2,最小热阻0.139℃/W。重力辅助状态下系统能在热负荷10～150 W成功启动运行,最大热流密度20.8 W/cm~2,最小热阻0.123℃/W。研究表明纵向供液结构可以极大减小环路热管系统厚度,但也带来了供液能力不足和漏热加剧的问题,对蒸发器结构进行优化设计可以提升纵向供液LHP系统性能。     

相变材料耦合热管传热性能分析

将不同的相变材料（PCM）与热管结合,在热管绝热段耦合不同相变材料,分析不同工况下热管各部分的温度。与普通热管对比,得出相变材料耦合热管的传热性能。根据不同工作温度下的降温效率,分析相变温度对散热系统的影响。结果表明,相变材料耦合热管可以有效地降低热管温度,在被动散热的情况下蒸发段降温幅度可达22%;在有风机散热的情况下,降温幅度可达7.9%。由于相变材料具备蓄热能力与控温能力,在一定条件下,相变材料的蓄热量可达热源输入功率的34.1%,能够有效节省风机能耗。相变材料耦合热管系统的温差下降幅度可达32%,系统运行过程中,温度变化更平稳,可将加热峰值的热负荷转移至其他时刻缓慢释放。     

低温环路热管综述

环路热管是以多孔毛细芯抽吸力为动力的相变传热设备,可根据实际应用改变结构形式,能在远距离传热的同时保持良好的均温性,并且可在微重力环境下运行。环路热管工作温区较广,按照其工作温区一般可分为高温环路热管(350 K以上)、常温环路热管(200～350 K)和低温环路热管(200 K以下)。为了满足深空探测的需要,低温环路热管广泛应用于航天设备温控系统中并表现出优异的性能。按照孔隙特征和结构形式将用于环路热管的毛细芯分为四种,简要阐述每种毛细芯制备和特点;综合分析了近年来低温环路热管技术主要理论和实验研究成果,将目前低温环路热管常见的工作温区分成五个部分,分析影响低温环路热管传热性能的因素,包括工质充装量、反重力高度、次蒸发器功率等。最后,提出优化措施以满足未来深空以及地面应用的需求。     

氨工质平板式环路热管的传热性能研究

为了解决平板式蒸发器环路热管面对高集成电子元器件在较长传热距离下的散热能力不足等问题,本文采用更大面积的毛细芯和蒸发器,研制了一个传热距离达到1.6m的氨-不锈钢环路热管系统并进行了大量实验.实验过程中,加热壁面温度控制在70℃以下.实验结果表明,在热沉温度为-10℃的情况下,该环路热管可以在2.5W到180 W的热负...     

无相变热管在换热器上的应用

阐明了无相变热管的结构、工作原理与钢－水型热管不同之处，并作了简要经济分析。     

长距离环路热管传热性能实验研究

基于航空航天等领域对环路热管长距离传热的需求,设计制造了一套传热距离8.1m的圆柱型蒸发器环路热管,试验了不同加热功率、不同冷凝温度下该环路热管的启动和变工况运行性能,并对其热阻及最大传热能力进行了分析。研究结果表明：当其他条件一致、初始气液分布相同和不同时,加热功率由100W增大至160W后,本研究中的环路热管启动时间和启动温升均发生一定程度的下降;加热功率100W时,冷凝温度由10℃降低至-10℃使得环路热管启动时间增加,加热功率160W时,冷凝温度由10℃降至-10℃对环路热管的启动时间影响不大。在冷凝温度0℃下,该环路热管在100~500W范围内均能稳定运行,且200W时环路热管传热效率最高,传热温差最小,稳定运行温度最低;另外,由于系统传输距离较长,每个工况达到稳定所需要的时间也较长,分布于1000至3500S内。随着加热功率的增大,环路热管热阻先减小后逐渐增大,该环路热管传热热阻最大不超过0.09℃/W,最小为0.024℃/W;随着传热距离的增大,管路的热损失增加,总压降和热阻也变大。当传热距离基本相同时,蒸发器容积的大小、冷凝器的冷凝能力及气液管线的布置形状均在一定程度上影响环路热管的最大传热能力。     

扁平热管的传热性能实验

一、前言圆形热管或热虹吸管在工业余热回收中获得了广泛应用。并取得了显著的节能效益和经济效益。但是在工程中有许多烟气和废气含尘量较大,容易使换热器产生积灰。影响换热器的传热效果。甚至造成阻塞影响工厂的正常生产。为此研究人员根据物体绕流的特点,提出了采用流线形管材.如椭圆管、扁平管.或者倾斜布置圆形管(沿流体流动方向投影为一椭圆形).减弱物体绕流的脱体尾涡.以减轮换热器的积灰程度。此外,截面为扁平的热管还具有良好的管外流动特性。用这样的热管组成的换热器具有阻力小、结构紧凑等优点。本文对     

反光板对提高热管真空管热性能的研究

提出了对带反光板的吸热体接收太阳辐射量的分析方法，并对三种有渐开线反光板且吸热体形状不同的热管真空管和一种无反光板的热管真空管进行了对比实验。结果表明：渐开线反光板可大幅度提高热管真空管的热性能，而且其吸热体的形状对热性能提高的幅度有影响。     

Oscillation-controlled heat-transport tube (heat transfer coefficient in tubes in heating and cooling regions)

In the present study, heat transfer coefficients of oscillatory flow at inner surfaces of the heating and cooling regions of oscillation-controlled heat-transport tubes (OCHTs) are investigated numerically. The numerical simulation is conducted under the following three conditions for the tube walls at the heating and cooling regions: isothermal, extremely thin, and actual wall systems. Based on the numerical results and Hausen's correlating equation for laminar flow heat transfer in tubes, a correlating equation of the heat transfer coefficient is developed which can be generally applied to these three conditions. Next, using this correlating equation and the authors' simplified model of overall thermal resistance in OCHTs, heat-transport rates are predicted, and it is found that the predicted results are in good agreement with the numerical results. Finally, numerical simulation is conducted also to compare the heat-transport rates of OCHTs with those of the conventional forced circulation type under the same pumping power. The results indicate that there exist oscillatory flow regions in which the heat-transport rate of the phase-shifted OCHTs is larger than that of the conventional circulation type. © 1998 Scripta Technica, Heat Trans Jpn Res, 27(6): 415–430, 1998     

夏季间歇运行工况下相变温度对相变回填地埋管换热器传热性能的影响

为探究相变温度对相变材料回填地埋管换热器传热性能的影响,建立管内流体换热、回填区域相变换热及土壤换热的三维耦合传热数值模型,利用焓-多孔介质模型对相变区域相变问题进行处理,研究夏季间歇运行工况下不同相变温度回填材料对埋管换热器传热性能的影响。结果表明:添加PCM,可有效提高换热量,短期内缓解埋管周围热积聚,利用相变温度18℃的PCM回填,单位井深换热量至少比普通材料回填提高49.54%;在间歇运行初期,换热量随相变温度的升高逐渐减小,低相变温度的PCM可明显改善埋管换热量,但随着时间的进行,较高相变温度PCM回填对换热器换热量的改善效果优于前期低相变温度。此外,在运行期间,不同相变温度的PCM表现出不同的熔化、凝固特性,当PCM的熔化、凝固过程交替进行时,可减缓土壤温度在运行期间内波动幅度。     

基于输入功率与工作倾角变化的平板铝热管热传输距离试验研究

以20％充液率丙酮工质填充的矩形平板铝热管为研究对象,搭建试验平台,分别研究不同输入功率与工作倾角对平板铝热管热传输距离的影响。结果表明,在蒸发段持续加热条件下,随着输入功率的逐渐增大,相变作用下的热传输距离逐渐减小,在热传导作用下热量均可传输至热管冷凝段末端。水平放置时（倾角为0°）,平板铝热管冷凝段工质散热后仅依靠毛细力作用不能及时回流至蒸发段,以致平板铝热管正常启动延迟,且主要为热传导作用。随着倾角逐渐增大,相变与热传导共同传热,热传输距离均逐渐减小。     

相变贮热管管内强化传热的数值研究

以管壳式相变换热器为例,研究了肋片对增强贮热管管内传热的影响。建立了内部设置肋片的贮热管放热过程的数理模型,分析比较了不同的肋片参数,如肋片布置密度、长度及厚度等因素对贮热管放热效果的影响,并通过瞬态传热过程的计算,确定了与多种肋片布置方式所对应的相变贮热管的有效导热系数。     

管壳式相变换热器贮热换热效果的数值研究

选取了一种典型的贮热管排列方式,壳侧走水,管侧填充相变材料.在此基础上建立了管壳式相变换热器对水流放热的数理模型,并据此模型对换热器放热过程进行了计算,根据计算结果分析比较了管内相变材料的有效导热系数、水的质量流率、人口水温、换热器长度对换热器整体性能的影响.通过对比换热器贮热量与同尺寸普通水箱的贮热量,分析了该型换热器相对于普通水箱的贮热优势.     

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。     

单管传热系数不确定度的理论与实验分析

利用测量不确定度的方法对不同单管在蒸发和冷凝工况时的性能进行对比。分别给出了单管蒸发和冷凝传热过程中综合传热系数、管内传热系数和管外传热系数的数学模型,并在此基础上研究3个传热系数以及相关参数的不确定度评定方法。分别以蒸发和冷凝工况为实例,得出3个传热系数的不确定度及其分量,从而得出影响不确定度的因素,进而为减小测量不...     

管翅式相变储热系统结构/热源条件强化传热数值模拟研究

基于焓法的凝固/熔化模型,在考虑自然对流的情况下,建立管壳式相变换热器的熔化模型,并研究管翅片布局和热边界条件对相变材料瞬态熔化行为的影响机理。针对均匀的管翅片布局和恒定壁温热边界条件,设计一种具有方形波动热源的偏心结构,并对两者之间的强化传热规律进行比较和分析。结果表明,偏心布局可使相同传热面积中热传递盲区的熔化得到改善,而方形波动热源可增强前熔化阶段中央区域的自然对流;能量存储参数对比表明,相比原始结构,偏心布局结构或方形波动热源的熔化时间分别缩短12.5%和6.25%,而同时优化热源和结构的熔化时间缩短31.25%。方形波动热源和偏心结构能显著提高换热器的熔化速率。     

单回路紫铜_水脉动热管传热性能的实验研究

实验研究了单回路紫铜—水脉动热管在水冷方式和定传热功率时,冷却水流量、倾角、管径和充液率4种因素对热管传热性能,包括管壁测点温度、冷热段均温、传热温差、传热热阻和温度振幅的影响规律,得到提高传热性能的一些措施。结果显示:水平放置的单回路脉动热管无法启动;30°以上倾角管内可产生振荡,增加倾角可降低传热热阻;定加热功率下,冷却水流量存在最佳值,过大和过小都会增加传热热阻;在脉动热管允许管径范围内,增加管径可大大降低传热热阻;相同传热功率时,30%充液率热管的传热热阻明显低于70%充液率管;小而均匀的壁温振荡比大幅锯齿状振荡时的传热性能好。