环路热管复合毛细芯的孔结构优化与性能研究

采用不同粒度的造孔剂制备了孔隙特性优化布置的环路热管双层复合结构毛细芯。研究了复合结构毛细芯的导热系数及其整体毛细抽吸性能。实验结果表明:孔隙率相同的情况下,毛细芯的导热系数随着平均孔径的降低及孔径分布的集中而降低。通过控制复合结构毛细芯内外层的孔隙特性可调节毛细芯的整体导热系数分布。双层复合结构毛细芯的整体毛细抽吸性能介于相应单层毛细芯的抽吸性能之间,其整体毛细抽吸性能主要取决于内层的孔隙特性。考虑到复合毛细芯的导热系数布置、整体毛细抽吸性能和气体渗透率等因素,采用内层小孔径而外层孔径较大的复合毛细芯结构可实现环路热管毛细芯整体性能的优化。     

环路热管镍钛双孔隙毛细芯的性能优化

采用粉末冶金与造孔技术相结合的方法成功制备出具有双孔径分布的高孔隙率镍钛毛细芯。研究NaCl添加量及钛含量对毛细芯微观结构及毛细抽吸性能的影响。分析多孔芯中的热传递机制并提出了一种在不产生负面影响的前提下降低金属毛细芯导热系数的新方法。结果表明,增加NaCl添加量可提高镍钛芯的抽吸性能,而钛含量的增加对其影响较小。当NaCl添加量相同时,镍钛芯中的固溶度随着钛含量的增加而增大,进而导致镍钛毛细芯的导热系数明显低于纯镍芯且随着钛含量的增加而大幅下降。镍钛芯不仅具备普通镍芯良好的多孔形成能力和制备工艺简易等优点,同时具备良好的导热系数可调节性,进而为复合结构毛细芯的研制提供了参考。     

泡沫金属作为毛细层的风冷型平板环路热管传热性能研究

该文研究了以水为工质及最终热沉采用风冷的平板型环路热管,其蒸发腔采用凹槽微结构并叠加压缩铜泡沫。实验研究加热功率、热管倾斜角度及充液比对环路热管热性能的影响,获得了环路热管各部件的温度分布及不同运行条件下的热性能数据。结果表明:当充液比为50%及倾斜角度为270时,环路热管的热性能最佳。当加热功率为110 W时,环路热管蒸发受热面最高温度可控制在85℃以下,能满足大功率发光二极管(light emitting diode,LED)等电子设备冷却的需要。     

多孔结构毛细抽吸模型及实验验证

建立了多孔结构(毛细芯)毛细抽吸的数学模型,推导毛细抽吸量随时间变化的关系式,并用实验对其进行验证.结果表明,毛细芯抽吸工质时,其抽吸量按照指数增长的规律变化,该指数增长函数的初始值大小等于工质密度、毛细芯横截面积、孔隙率和高度的乘积,幅值为负数,其大小一般略小于初始值,二者的比值可视为多孔结构饱和程度的度量,时间常数的大小则等于工质密度、毛细芯相对渗透率和孔隙率的比值以及重力加速度的乘积的倒数.即抽吸量(体积)取决于毛细芯总孔隙体积的大小,而抽吸的快慢则与工质密度、毛细芯相对渗透率和孔隙率的比值成正比.传统的观点认为毛细芯提供的毛细力和渗透率均越大越好,但两者却是矛盾的,毛细抽吸性能可视为它们二者的综合平衡.     

多孔结构毛细抽吸性能及渗透率测量实验研究

探讨了前期建立的多孔结构毛细抽吸模型的应用,提出了一种测量多孔结构渗透率的方法,并对其进行了实验验证,结果表明毛细抽吸性能实验可用来测量多孔结构的渗透率,对不同高度、不同截面积和不同孔隙率的多孔结构进行了毛细抽吸性能实验研究,其结果很好地说明了通过毛细抽吸性能实验测量多孔结构渗透率的方法是与实际情况相吻合的,该方法与传统的测量渗透率的方法相比具有测试方便、密封要求低、对试样的强度和形状要求低、流体驱动力为毛细抽吸力等优点,因而更适合用来衡量热管使用的多孔结构。     

加热工况及倾斜角影响单环路脉动热管稳定运行的实验研究

针对单环路脉动热管建立实验平台,实验中采用水浴加热及冷却方式作为热管运行测试的热工条件,着重考察了单环路脉动热管在不同的加热工况(不同加热温度及加热水循环流量)及不同倾斜角度下(30°,45°,60°,90°)的运行情况.主要通过传热量及运行热阻来评价热管的传热效果.实验结果表明,蒸发段加热工况在大流量(40g/s)和较高温度加热条件下会出现局部干烧现象,且随着加热温度的升高干烧现象逐步加剧,进而影响热管的稳定运行和传热效果;蒸发段在较小热水流量(4g/s)时保持稳定地运行;重力因素严重影响到单环路脉动热管稳定运行,垂直地面底部加热条件下运行效果最好.     

充液率对单环路脉动热管启动运行的影响

针对单环路脉动热管建立了可视化实验平台,着重考察单环路脉动热管在不同充液率(30%,50%,70%)下的启动、运行情况.实验过程中观察到高充液率下(50%,70%)管内工质的主要流型为塞状流,低充液率下(30%)主要流型为环状流;启动过程中管内工质左右振荡,运行中工质呈现较稳定的单向流动;50%及70%充液率下脉动热管能够顺利地肩动运行;较低的充液率(30%)影响到热管的正常启动和稳定运行;文中采用运行热阻评价热管运行中的传热效果,结果表明,70%充液率的传热效果优于50%充液率.     

一种微槽群平板热管传热性能的数值和实验研究

提出了一种具有整体式微槽群吸液芯的新型平板热管。该新型平板热管具有散热效率高、机械强度高、制造工艺简单、重量轻、成本低等优点。建立预测平板热管传热传质特性的数学模型,获得了平板热管内蒸汽和液体的温度场、压力场以及速度场。对新型平板热管的传热性能进行实验研究,结果发现,新型微槽群平板热管的导热系数可达到其管壳材料导热系数的12.3倍,并且具有良好的均温特性。数值模拟的结果与实验测量结果吻合良好。     

脉动热管传热性能实验研究

建立了铜管脉动热管实验台,分析水冷条件下充液率、工质、倾斜角和是否为闭环路等因素对脉动热管传热性能的影响。研究结果表明：随着充液率的增加,整体热阻变大,原因是管内的工作流体增加,流动摩擦阻力增大,气泡的份额减小,脉动驱动力减小,加热段冷却段的温差增大;选用蒸馏水、无水乙醇以及丙酮为工质时,丙酮在脉动热管中更容易形成循环流动而使得传热性能增强,热阻最低;不同倾斜角的实验中,垂直底加热时脉动热管热阻最低,表明重力在工质回流到冷却段起到重要的作用;环路型脉动热管传热性能在相同条件下要比非闭合回路脉动热管传热性能好。     

回路热管散热器在大功率整流装置中的应用

简单介绍了热管技术的发展及现状，分析了回路热管的原理和回路热管散热器的技术特点，详细介绍了采用回路热管散热器实现自然冷却大功率整流柜的设计方案及现场测试情况。     

一种新型组合式热管吸液芯性能的研究

为了使热管内的吸液芯同时具有高毛细抽力、低流动阻力及强化传热的特点,文中开发了一种三角沟槽和金属纤维毡相结合的组合式热管吸液芯;针对此结构的吸液芯从毛细抽力、流动阻力和传热特性3个方面进行了理论分析、数值模拟和试验研究,并与三角沟槽吸液芯的特点进行了分析比较。结果表明,此新型组合式吸液芯具有较高的毛细抽力,约为槽高和槽深均为0．8mm的三角沟槽吸液芯的6倍;因为较沟槽吸液芯增加了金属纤维毡,使得流动阻力增大,但同时由于增加了沸腾传热的有效汽化核心,使得热管的传热量和所承受的最大热流密度都得到提高。     

热电站热管式空气预热器的应用研究

介绍了热管式空气预热器的结构、传热特性及工作原理。借助某电站锅炉的热管式空气预热器的热力计算和经济性分析,提出了余热回收的节能新方案,该方案可以降低电站锅炉的排烟温度,减少锅炉的热损失,提高锅炉效率。     

新型复合保温隔声管道包扎结构研究

目前,常用的管道隔声手段通常采用管道外壁包扎隔声材料的方法。此类管道隔声包扎结构高频隔声效果较明显,但在低频,当波长大于材料厚度10倍以上时,管道与包扎材料层易产生共振而使隔声性能显著下降。提出了一种在不改变原始包扎厚度与保温性能的基础上能够显著提高低频隔声性能的双层分立式复合保温隔声包扎结构,有效解决了现有保温隔声管道包扎结构低频隔声性能差的问题。