重力热管基于VOF模型的传热特性研究

采用Fluent软件选用VOF模型,并加载自定义函数(UDF),实现重力热管内部的相变传热过程,对重力热管进行数值模拟分析.研究结果表明：Fluent可以将重力热管内部相变过程较好地呈现出来.当加热功率为60 W时,换热系数达到最大值;当加热功率继续增加到80 W时,换热系数逐渐下降.当充液率在0.20～0.24范围时,随着充液率的增加,等效对流换热系数也增加;当充液率在0.24～0.32时,等效对流换热系数逐渐降低;充液率为0.24时,等效对流换热系数最大.当倾角在30°～60°时,等效对流换热系数随倾角增大而增大;当倾角在60°～90°时,等效对流换热系数随倾角增大而减小;倾角为60°时等效对流换热系数最大.     

应用于LED散热一体化平板热管的传热性能

为解决LED散热问题,制作了一种一体化平板热管,搭建了平板热管实验台以研究此平板热管的传热性能,设计了模拟热源的保温方案.为了模拟LED芯片的发热,制作了模拟芯片热源,并对实验结果的不确定度进行分析.通过实验研究了加热功率、充液率和工质对平板热管传热性能的影响.实验结果表明:此平板热管具有良好的均温特性.在所测试的功率范围内,蒸发腔热阻随着功率的上升而降低.充液率方面,此平板热管的最佳充液率为40%.在测试的3种工质中,去离子水的传热效果最好.     

重力热管换热特性数值模拟

基于计算流体力学软件(CFD)建立重力热管(TPCT)数值模型,将数值结果与实验进行对比,进而探讨加热功率和充液率对重力热管传热性能的影响.将已发展的传热传质关系式转化为相应控制方程源项,通过自定义函数(UDF)实现重力热管内部相变过程中的传热传质过程,试图建立一个包含两相流与相变过程的重力热管CFD模型.结果表明:通过CFD数值方法可较好地模拟重力热管内部复杂的流动与传热过程;在加热功率为12~60 W内,重力热管的等效对流换热系数随加热功率增大而增大;在充液率为30%~60%范围内,重力热管的等效对流传热系数均随充液率增加而减小,当充液率为30%时,重力热管换热性能较好.     

碳纳米流体特性及其在重力热管内的传热

采用阿拉伯胶辅助分散法制备了一种新型的纳米流体--碳纳米管 水纳米流体,并以其为工质在以铜为管壳的一种新型重力热管内进行了传热实验研究.制备和实验结果表明,碳纳米管 水纳米流体的导热系数比基液水约增加了30％～50％,导热能力明显增强;这种纳米流体黏度低,流动性好,制备过程简单,可用于大规模生产;纳米流体重力热管加热段沸腾换热弱化了纳米流体的稳定性对热管传热性能的影响,实现了纳米流体与重力热管的优势互补;以该纳米流体为工质的重力热管的内热阻比水小,并且随着传输功率的提高,热管总热阻逐渐减小,传热性能逐渐提高.     

草酸铜对吸液芯及微热管传热性能的影响（研究生论坛）

热管是一种高效的电子设备传热元件。与纯金属相比,热管具有非常好的传热性能,而其吸液芯结构是决定其传热性能的关键。本研究在增大吸液芯孔隙率的同时不引入杂质并且不破坏吸液芯结构,以草酸铜作为造孔剂,研究了草酸铜的添加量对不同形状铜粉烧结过程中吸液芯的孔隙率与渗透率的影响,并研究了添加量与微热管的最大传热功率和温差的关系。实验结果表明：随着草酸铜含量的增加,吸液芯孔隙率增大,其最大传热功率及温差也变大;当添加草酸铜的含量相同时,不规则铜粉烧结热管的最大传热功率高于球形铜粉烧结热管,但其均温性与球形铜粉烧结热管相比较差;本文通过优化工质含量,研究出充液率与最大传热功率及温差的关系。当充液率在80%时,既能达到热管最大传热功率,温差也较低,是最佳的充液状态。     

草酸铜对吸液芯及微热管传热性能的影响

热管是一种高效的电子设备传热元件。与纯金属相比,热管具有非常好的传热性能,而其吸液芯结构是决定其传热性能的关键。为了在增大吸液芯孔隙率的同时不引入杂质并且不破坏吸液芯结构,以草酸铜作为造孔剂,研究草酸铜的添加量对不同形状铜粉烧结过程中吸液芯的孔隙率与渗透率的影响,以及添加量与微热管的最大传热功率和温差的关系。实验结果表明:随着草酸铜含量的增加,吸液芯孔隙率增大,其最大传热功率及温差也变大;当添加草酸铜的含量相同时,不规则铜粉烧结热管的最大传热功率高于球形铜粉烧结热管,但其均温性与球形铜粉烧结热管相比较差;通过优化工质含量,得到了充液率与最大传热功率及温差的关系;当充液率在80%时,既能达到热管最大传热功率,温差也较低,是最佳的充液状态。     

用瞬态平面热源法测定花生油的导热系数

利用瞬态平面热源法测量花生油在30²40℃下的导热系数,主要探讨了温度、测试时间、加热功率等参数对花生油导热系数的影响.结果表明:在低温和高温段,其导热系数随着温度升高而非线性增大;为使测量结果可靠,需设置合适的试验参数,其导热系数随测试时间和加热功率增加而稍微增大;但是在高温下,如果测试时间和加热功率设置偏大,会导致花生油发生对流传热,使试验结果误差很大.     

微小矩形多槽道平板热管的传热性能

开发了一种微小矩形多槽道平板热管,并阐述了此种热管的结构、原理,推导出了其理论毛细极限。通过实验分析了工作温度、充液率、不同工作介质和倾角等因素对该热管传热性能的影响,得到冷凝段及蒸发段表面传热系数的实验关联式,可用于指导工程设计。研究表明,微小矩形多槽道平板热管具有高传热特性,在电子器件冷却等方面有良好的应用前景。     

井筒重力热管室内实验与矿场试验研究

利用重力热管的高效传热特性,将其应用在井筒流体加热过程中,分析了重力热管加热效果的外部影响因素.结果表明,重力热管在不消耗额外能量的条件下,利用深部流体能量提高井筒上部流体的温度,能起到均衡井筒温度场的作用,进而改善井筒温度分布剖面.室内实验表明:工质类型、工质充液率、真空度对重力热管的传热效果有很大影响.矿场试验表明:在适当的条件下,能够将原油温度加热到原油凝点以上,降低原油粘度,改善原油流动性,井底抽油杆载荷,满足生产实际的要求;重力热管加热过程受井底温度、热管下入深度、油井产液量以及原油物性等因素的影响,随着井底温度、热管下入深度、油井产液量的增加,重力热管的传热效果变好.     

单井地热供暖关键因素分析

基于地热井内流体的流动换热方程以及岩石的能量方程,研究井直径、岩石导热系数、井深和地温梯度对采出水温度和采热功率的影响. 结果表明：单井采出水温度、采热功率和岩石温度场均随时间衰减,第1、10、20个供暖季对应的平均采热功率分别为755.01、660.02、639.42 kW,上述数据可用于热泵选型. 对于20 a的供暖期,当两井间距为200 m时不会产生热干扰;岩石导热热阻远大于井内对流热阻和井壁导热热阻,降低岩石的导热热阻是提高采热功率的最有效手段;增加井直径和岩石导热系数可以降低岩石导热热阻;岩石导热系数每增加0.5 W/（m·K）,采热功率增加100 kW;增加地温梯度和井深可以增大岩石和流体之间的传热温差,提高采热功率;地温梯度每增加10 K/km,采热功率增加213.54 kW.     

热管性能评价准则探讨

传统评价热管的传热性能的方法是比较热管的等效导热系数(有效寻热系数、当量导热系数、相当导热系数)的大小,其不足之处是几何因素与传热因素混在一起来评定传热性能。为此,在剖析传统评价热管的传热性能的方法的基础上,提出了用等效对流换热系数来评价热管性能,等效对流换热系数客观地描述了热管综合的传热能力,其值的大小可以作为判断热管传热性能优劣的标准。同时建立了相应的理论模型,从而使对热管性能的评价更加完善、更加合理。     

煤气化辐射废锅内高温气固两相流动传热传质数值研究

基于欧拉-拉格朗日方法对煤气化辐射废锅内高温气固两相流动传热传质特性进行了三维数值计算,水冷壁上的灰渣沉积过程采用熔渣沉积反弹模型描述。结果表明:灰渣沉积主要发生在辐射废锅的中下部,射流区流速和温度在距离底部5.5 m处迅速衰减,灰渣厚度和导热热阻在此处迅速增加,对流辐射复合换热系数和传热系数在此处迅速下降;随着入口温度的升高,壁面沉积厚度和导热热阻逐渐升高,对流辐射复合换热系数和传热系数由于温差的影响也逐渐升高;随着操作压力的升高,壁面沉积厚度和导热热阻逐渐下降,对流辐射复合换热系数和传热系数逐渐升高。     

小型平板热管的传热特性

以丙酮、乙醇和水为工质,对小型平板热管在充液率为20%~90%的传热性能进行了实验研究。测量了热管蒸发段和冷凝段管壁、加热和冷却风道进、出口截面等处的温度分布,计算了传热量和传热系数。根据实验结果总结出了工质、充液量和热流密度对热管传热系数的影响。得出该平板热管以乙醇为工质的传热性能最好,传热极限qmax为16~17 kW/m2,最佳充液率为50%,并给出平均传热系数综合关联式。实验结果可供工程设计参考。     

基于火积耗散理论的并联热管传热特性仿真分析

根据火积耗散理论,建立了热管内气液二相介质的火积耗散率数学表达式,并将其编译成C语言程序嵌入到Fluent计算中,模拟分析并联分离式重力热管的传热特性.研究结果表明：热管传热过程中的不可逆损失主要由温差传热和相变两部分组成,在热管冷凝段,相变火积耗散数集中分布在热管顶端,约占冷凝段总火积耗散数的97.7%;此外,热管内总火积耗散数与加热功率呈正相关,随着加热功率的增加,热管内总体的不可逆程度增大.     

非规则截面散热板内嵌热管的传热能力分析

对一种空间实验装置中电子箱热控制系统的关键热控元件——散热板内嵌热管的传热能力进行了热分析计算.采用热容热阻网络法,建立了非规则截面槽道热管的传热模型,在传热网络分析的基础上,以热管No.21和热管No.22为例,选取空间实验装置在最热工况下稳定运行和最冷工况下从启动到稳定运行两种实验边界条件,计算了热管的传热能力,并与西班牙IberEspacio热管公司提供的传热极限数据进行了比较.结果表明,全部内嵌热管都能在传热极限范围内可靠运行,其中最热工况和最冷工况下热管的最大传热能力分别为工作温度41.7℃时的74.9W·m和-9.3℃时的69.6W·m.     

热管散热器变工况性能实验研究

用实验方法对一台新型热管散热器进行了变工况性能测试研究.人工环境实验室的空气处理机组模拟环境温度（即冷侧进风温度）,用电加热装置调节散热器热侧（热管蒸发段）空气进口温度.冷侧进风温度在5-41.5℃范围调节,热侧进风温度在20-55℃范围调节,得出散热功率与冷热侧进风温差有关而与进出风温度范围无关;对充液率分别为35%和25%热管散热器进行变工况实验研究,得出了热管散热器充液率25%时性能优于充液率35%时性能等结论.     

无吸液芯偏心径向热管传热性能实验

对无吸液芯偏心径向热管进行了实验研究,在不同加热热流密度、充液率和工作温度下测量了偏心径向热管换热性能.结合偏心径向热管内特殊的结构和热管换热机理,分析了偏心径向热管换热特性产生的原因.最后采用多元线性回归方法分析了径向热管的当量内热阻关系式,为工程设计和应用提供了依据.     

非规则截面散热板内嵌热管的传热能力分析

对一种空间实验装置中电子箱热控制系统的关键热控元件——散热板内嵌热管的传热能力进行了热分析计算．采用热容热阻网络法,建立了非规则截面槽道热管的传热模型,在传热网络分析的基础上,以热管No．21和热管No．22为例,选取空间实验装置在最热工况下稳定运行和最冷工况下从启动到稳定运行两种实验边界条件,计算了热管的传热能力,并与西班牙IberEspacio热管公司提供的传热极限数据进行了比较．结果表明,全部内嵌热管都能在传热极限范围内可靠运行,其中最热工况和最冷工况下热管的最大传热能力分别为工作温度41．7℃时的74．9W·m和-9．3℃时的69．6W·m．     

梯形槽道微型平板热管的特性研究

建立并完善具有梯形槽道的平板微热管的两相流稳态模型,着重分析管内汽液压力、弯月面半径的轴向变化,及弯月面接触角角度对热管传热量的影响,更全面考虑到汽液界面剪切作用和壁面摩擦的影响.研究了槽道深度值以及上下底长度比值对热管传热能力的影响,模型计算结果与实验研究数据对比较一致,并在现有研究基础上更精准.该模型为不同槽道形状的微热管理论模型研究提供了修正方法.     

进口空气状态参数对带热管回热制冷除湿系统性能的影响

本文进行了热管除湿系统的除湿性能实验研究,控制入口空气状态即空气干球温度、相对湿度和空气流量3个关键因素下进行除湿量测试,得到了热管除湿机单位功率除湿量随进口空气干球温度、相对湿度增加而增加,随着空气流量的增加,单位功率除湿量有最大值的试验结果.实验研究了热管充液率为0%、15%和30%工况下的热管除湿性能,发现热管充液率为0%、15%时的除湿量比充液率为30%时高36%~42%.