蒸发段和冷凝段变化对重力热管性能的影响

以铜-水重力热管为对象,研究了热管蒸发段和冷凝段的长度及位置等应用条件改变对重力热管传热性能的影响,实验输入功率范围为40~160 W。对比不同应用条件下热管的蒸发段温度、当量热阻、蒸发段和冷凝段分别与绝热段之间温差的变化规律得出结论：蒸发段和冷凝段长度及位置的改变能够影响重力热管的传热性能。冷凝段适当下移能使热管热阻减小,冷凝段和绝热段温差降低,蒸发段温度降低,热管传热性能改善,而冷凝段长度减小会对传热性能产生不利影响;加热段适当向冷凝端方向移动有利于热管的传热性能提升,蒸发段长度的减小对热管传热产生不利影响,实际应用中应避免。     

蒸发段和冷凝段变化对重力热管性能的影响

以铜-水重力热管为对象,研究了热管蒸发段和冷凝段的长度及位置等应用条件改变对重力热管传热性能的影响,实验输入功率范围为40~160 W。对比不同应用条件下热管的蒸发段温度、当量热阻、蒸发段和冷凝段分别与绝热段之间温差的变化规律得出结论:蒸发段和冷凝段长度及位置的改变能够影响重力热管的传热性能。冷凝段适当下移能使热管热阻减小,冷凝段和绝热段温差降低,蒸发段温度降低,热管传热性能改善,而冷凝段长度减小会对传热性能产生不利影响;加热段适当向冷凝端方向移动有利于热管的传热性能提升,蒸发段长度的减小对热管传热产生不利影响,实际应用中应避免。     

液氮温区Ω形轴向槽道热管的启动特性与传热性能

基于空间深低温热传输需求设计了一套带有常温储气库的氮工质Ω形轴向槽道热管,并对其启动特性和传热性能进行实验研究,对比了槽道热管在不同充液率和放置角度下的传热性能。结果发现：热管在常温下启动迅速,绝热段及蒸发段在冷凝段降温至液氮温区后可以在短时间内降温,热管均温性良好。槽道热管能够在70~110K温度范围内高效传热,热阻随运行温度和热负荷的上升而减小。热管的充液率为100%时其传热性能最优,过大或过小会使得热管传热性能下降。储气库结构可以减小热管工作温度变化对其充液率的影响,利于其在更大的温度范围内获得更好的传热性能。热管的放置形态对其传热性能有显著影响,不同的放置形态会影响热管的传热极限和传热热阻。当热源处于蒸发段管线下端时性能最优,最大传输功率为45W,热阻最低为0.31K/W。     

热管换热器传热性能及温度场数值模拟

引　言热管换热器是工业领域中应用广泛、经济有效的换热设备之一 ,对其传热性能的研究一直是热管界学者普遍关注的课题 .采用传统换热器设计理论即对数平均温差法和有效度 传热单元法对热管换热器进行传热计算已有大量的文献报道[1～ 3] ,但采用数值分析的方法研究热管换热器传热性能还鲜见报道 .在热管换热器中 ,冷、热流体间的热量传递是与热管管内工作介质蒸发和冷凝的相变过程相耦合的 ,因此导致热管换热器的总体性能一方面取决于热管元件本身的性能 ,另一方面又取决于管壳间流体流动和传热的特性 ,这两方面的综合影响决定了热管换热器的数值模拟研究具有相当大的难度 .本文采用数值模拟计算方法重点研究热管换热器的传热性能及其温度场分布 ,为热管换热器内流场分布研究和工程应用提供参考1　数值计算模型的建立1 1　热管换热器传热模型假设热管换热器沿流体流动方向分成N段 ,每一段由一排性能相同的热管组成 .图 1为第j排热管传热计算示意图ig 1　Heartransfermodelofheatpipeheatexchang1 2　模型假设(1)热管换热器处于正常工况条件下2)热管换热器沿流动方向分成N段 ,每一段由一排性能相同的热管...     

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。     

回路热管反应器传热性能的研究及其工业应用

将热管技术与反应器耦合,开发了高效节能的回路热管反应器.研究了回路热管蒸发段的启动性能、热管内工作介质的汽液两相流流动状态以及热管蒸发段在填充床内的流动传热性能,获得了强化热管传热和改善填充床温度分布的工艺条件,以及填充床对热管外壁对流传热系数的准数关联式.回路热管固定床反应器已经成功应用于合成甲基叔丁基醚生产工艺.     

不等径脉动热管的传热性能研究

设计了一套不等径脉动热管,并对其进行了性能测试。脉动热管由内径为2.5 mm和外径为3.0 mm的铜管制成,其中蒸发段、绝热段和冷凝段长度分别为400,360,40 mm。分析比较倾角0°(水平),30°,45°和90°(垂直)对不等径脉动热管的传热性能的影响。丙酮作为不等径脉动热管的工作流体,充液率分别为30%,50%和70%。超纯水作为冷却水,流量分别为0.1,0.3,0.5 m~3/h。实验结果表明:在不同热负荷下充液率、倾角和冷却水流量对装置的传热性能影响很大。最大传热量出现在充液率为50%、倾斜角度为90°、冷却水流量为0.5 m~3/h的情况下,装置的最小热阻为0.10℃/W。     

低温重力热管外强化传热

为研究管外强化手段对重力热管传热性能的强化作用,采用控制变量法和析因分析法对低温螺旋翅片重力热管冷凝段外表面施加通风、超声雾化、喷淋及在蒸发段施加气流扰动等方式,得出了在不同强化手段下传热效果的变化对比。结果表明:管外传热强化可以显著提高重力热管的传热性能,冷凝段管外喷淋的传热强化效果优于超声雾化,并且风速增加到一定程度后,它对传热效果不再产生明显影响。     

混合工质低温热管的传热性能

采用氮和氩的二元混合物对混合工质低温热管的传热性能进行了实验研究,搭建了混合工质低温热管传热性能测试实验台。采用了一种非常安全有效的方式对定量、定比例的工质进行充注。测试了以纯氮、纯氩以及氮-氩二元混合物为工质的低温热管传热性能,并对三者的实验结果进行了分析比较。实验结果表明低温热管采用混合工质可以有效地扩大其工作温区,且混合工质低温热管的传热热阻介于两种纯工质低温热管的热阻之间,纯氮工质的最小。实验中测得混合工质低温热管的传热极限是160 W,和纯氩工质低温热管的一样,高于纯氮工质的110 W。因此,混合工质低温热管综合了两种纯工质低温热管的优点,既有较高的传热极限,又有适中的热阻。     

用于低温余热回收系统热管换热器传热性能的数值模拟

采用CFX软件Fluent模拟了用于低温余热回收的重力热管内的相变情况及充液率、热管长度比、管中心距对热管换热器传热性能的影响。模拟结果显示,水量一定时,加热段与冷凝段长度相同的热管在不同充液率条件下的传热特性,高充液率的传热能力优于低充液率的传热能力,适宜的充液率为60%~70%。当充液率一定时,加热段的长度小于冷凝段的长度有利于热管传热。当充液率及管长一定时,热管换热器的传热系数随管中心距的增大而减小。将热管换热器数值模拟的总传热系数与理论计算的结果进行对比,实现了特定体系热管换热器的结构优化。     

热管科学及吸液芯研究进展回顾与展望

首先回顾了热管基本工作原理,随后分别简述了热管发展过程中衍生的热虹吸管、往复热管、脉动热管、回路热管、旋转热管、微型热管和可变导热管.列举了它们在提高铁路路基可靠性、延长机械零件寿命、强化集成电路散热和提高温度测量精度等方面的应用.着重阐述了热管核心吸液芯结构以及复合吸液芯的发展带来的渗透率和毛细力的提高.热管材料的相容性制约热管的使用寿命,相容性材料的选择亦是热管设计的重要内容.最后简述了热管传统加工制造方法,即管壳与吸液芯分开加工的方法.热管微型化发展和与服务对象的结合对热管形状和吸液芯结构多元化的要求不断提高.提出了基于三维打印的新型热管加工方法,此方法便于热管管体与吸液芯结构一次成型,并直接将管体与被散热体集成一体,从而达到以往难以实现的复杂散热效果和经济效益.三维打印技术的飞速发展有望为吸液芯结构的创新提供新的空间,同时为热管的应用提供一个更为广阔的市场.     

倾角及冷却工况对多通路并联回路板式脉动热管传热性能的影响

针对多通路并联回路板式脉动热管建立实验台,采用铜质模块加热和水浴冷却方式作为热工条件,着重考察脉动热管在不同倾角（90°,75°,60°）及冷却工况（4.5 g·s^-1和9.0 g·s^-1）下的传热性能,通过壁面温度的振荡和传热热阻来评价其传热效果。实验结果表明,重力对多通路并联回路板式脉动热管传热性能的影响较大,随着倾角的减少,工质的回流变弱,传热热阻变大,传热极限变低;脉动热管的加热功率与冷却能力是相互匹配的,匹配度越高,脉动热管越不易干烧,传热极限越高,在有倾角的工况下提高传热极限表现得更为明显;脉动热管运行时存在一个最佳水流量,在最佳冷却工况下,脉动热管的运行热阻最低。     

水管-热管复合式废热锅炉在硫酸生产中的应用

在介绍水管-热管复合式废热锅炉的结构及性能的基础上,列出了水管-热管复合式废热锅炉的基础设计参数,并对其水管换热面和热管换热面的管壁温度进行了简单衡算,结果表明,通过合理的换热面设计可以避免低压废热锅炉烟气露点腐蚀并减少灰堵.     

合成氨冰机冷凝器的强化传热研究及应用

针对现行合成氨冰机冷凝器的不足,设计了适用于冷凝传热的改进型折流杆冷凝器的壳程内部结构,并分析了其传热强化机理。在重力控制条件下,对不同内部支承结构与管束组合的冷凝器进行了传热实验研究,得到了水蒸气在冷凝器壳侧的冷凝传热特性曲线。采用冷凝传热强化因子的概念,建立了预测该种折流杆冷凝器壳侧冷凝传热膜系数的计算公式,为折流杆冷凝器在冰机系统中的设计应用提供了理论依据。     

热管废热溴化锂制冷机的优化设计

热管废热溴化锂制冷机是集烟气废热回收与制冷于一体的新型设备,目前对其设计还停留在传统设计方法上。为了使热管废热溴化锂制冷机的结构参数达到最优,对热管废热发生器和溴化锂制冷机分别以传热系数最大和总传热面积最小为目标函数建立了优化计算模型,并编写了优化设计程序,将得出的结果与优化前数据进行了比较,经分析表明热管废热溴化锂制冷机的结构得到了优化,性能得到了提高,验证了该优化设计的实用性。     

螺旋槽管管壳式换热器的传热与流阻研究

以螺旋槽管为强化传热管,以空气为传热介质,研究了管壳式换热器壳程以气体纵向冲刷为特点的传热与流阻性能,并在相同的实验条件下,与弓形隔板管壳式换热器的传热性能加以比较,结果表明,螺旋槽管管壳式换热器可比普通弓形隔板管壳式换热器提高总传热系数48％,节省传热面积32.4％。     

层流传热中有效传热温差的改善及复合强化传热

从层流流体有效传热温差的新视角出发, 分析与探讨了换热器层流传热的强化理论。首先对层流流体有效传热温差的现象、细节及其变化规律进行了分析, 揭示了采用插入物强化层流传热的内在强化机理, 探讨了有效传热温差缓变特性的合理利用方法, 提出了改善层流有效传热温差的寻优途径; 其次, 分析研究了缩放管粗糙传热肋面与插入物相配合的协同传热强化机理, 揭示了粗糙肋面协助改善层流有效传热温差的作用与规律。     

纳米流体应用于热管的前景

纳米流体作为一种新型传热冷却工质已成功应用于热管强化传热领域。分析了纳米流体及热管的技术进展,指出纳米流体应用于热管可以明显降低热阻,强化传热性能,增大最大功率。从目前的研究情况来看,需要从热管的使用寿命、可靠性和经济性等技术问题开展进一步的工作,有必要对纳米流体热管及其传热机理和传热性能进行深入研究与完善。     

热管技术在余热回收中的应用研究进展

工业生产中存在大量的、有很高利用价值且品位不同的余热资源。本文分析了国内外余热资源的利用现状,从生产、节能、环保和实用技术等方面,介绍了热管技术在化学余热回收方面的应用进展,并进一步与传统换热器进行了对比。     

水管-热管复合式废热锅炉在硫酸生产中的应用

介绍了水管-热管复合式废热锅炉的结构和性能优势。水管-热管复合式废热锅炉在550～850℃高温区间采用水管换热面,在330～550℃低温区间采用热管换热面,在中、低压运行状况下,通过优化设计可保证水管换热面和热管换热面的管壁温度均高于烟气露点。目前水管-热管复合式废热锅炉已在秦皇岛双益磷化有限公司和青岛东方化工有限公司...