振荡热虹吸管传热性能试验研究

论文摘要

热虹吸管是依靠自身内部工作介质相变来实现传热的元件，具有结构紧凑、高导热性、优良的等温性、热流密度可变性、热流方向可逆性、恒温特性、环境的适应性等基本特性，在电子电器工程散热中取得了许多应用成果。进行了可视化试验，研究了工质、充液率和倾斜角度对由玻璃管制成的振荡热虹吸管启动、振荡和流型的影响。试验发现工质为水的热虹吸管的启动时间大于工质为酒精的热虹吸管；在充液率和倾角较大的时候，热虹吸管启动时间较长；相同条件下回路型热虹吸管的启动时间比非回路型热虹吸管的长，汽液振荡更强烈；试验观察到了以酒精为工质的倾斜热虹吸管断面上存在二次流和分层流现象。对铜-R22振荡热虹吸管在空气和水冷却条件下进行试验，分析了倾斜角度、加热功率、冷却方式等因素对传热性能的影响。试验发现热虹吸管在工作时既有整体振荡又有局部振荡；空气冷却条件下倾角越小，振荡越明显；随着热虹吸管加热段温度升高，整体振荡的周期有缩短的趋势。在较大加热功率下，热虹吸管内汽液振荡比较明显，加热段温度波动较大，热虹吸管达到振荡传热的时间较短，出现振荡传热时加热段温度较低；在倾角较大的情况下热虹吸管等温性能较好，极限传输功率较高，稳定工作时间较长；冷却方式由空气自然冷却变为空气强迫对流冷却时，热虹吸管的传热性能提高；回路型热虹吸管的传热性能好于非回路型热虹吸管。设计并加工制作了铜-R22热虹吸管电器冷却器，进行了散热性能试验，随环境温度降低和电器散热（热侧）进风温度升高，热虹吸管电器冷却器的散热能力增强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 热管技术简介
• 1.1.1 热管的基本工作原理
• 1.1.2 热管的基本特性
• 1.1.3 热管的种类
• 1.2 热虹吸管的工作原理与特性
• 1.2.1 热虹吸管简介
• 1.2.2 热虹吸管研究综述
• 1.3 振荡热管技术简介
• 1.3.1 振荡热管的工作原理
• 1.3.2 振荡热管实验研究综述
• 1.3.3 振荡热管理论研究综述
• 1.3.4 振荡热管应用前景
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 热虹吸管传热机理分析
• 2.1 热虹吸管内部传热分析
• 2.1.1 冷凝段的传热分析
• 2.1.2 蒸发段的传热分析
• 2.2 热虹吸管的传热极限
• 2.2.1 携带极限
• 2.2.2 沸腾极限
• 2.2.3 干涸极限
• 2.3 倾斜状态下热虹吸管性能的研究
• 2.3.1 管壁下侧汽泡的滑移效应
• 2.3.2 管壁上侧液膜蒸发的效应
• 2.4 热虹吸管振荡传热理论分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 铜-R22振荡热虹吸管试验系统与装置
• 3.1 回路振荡热虹吸管结构及试验装置
• 3.1.1 回路振荡热虹吸管
• 3.1.2 空气冷却系统
• 3.1.3 水冷却系统
• 3.2 加热和冷却系统
• 3.3 测量系统
• 3.4 试验准备及前期工作
• 3.4.1 热虹吸管的加工制作
• 3.4.2 热电偶标定
• 3.4.3 热虹吸管等温性能测试
• 第四章 振荡热虹吸管的可视化试验
• 4.1 试验条件
• 4.2 试验现象与分析
• 4.2.1 回路振荡热虹吸管的可视化试验
• 4.2.2 非回路振荡热虹吸管的可视化试验
• 4.2.3 回路型和非回路型振荡热虹吸管传热对比分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 铜-R22振荡热虹吸管传热性能试验研究
• 5.1 回路型振荡热虹吸管在空气冷却条件下试验结果与分析
• 5.1.1 倾角对回路型热虹吸管传热性能的影响
• 5.1.2 升负荷对振荡热虹吸管传热性能的影响
• 5.1.3 加热功率对回路型振荡热虹吸管传热性能的影响
• 5.1.4 加热段与冷却段相对位置对振荡热虹吸管传热性能的影响
• 5.1.5 冷却方式改变对回路型振荡热虹吸管传热性能的影响
• 5.2 热虹吸管在水冷却条件下试验结果与分析
• 5.2.1 倾角对非回路型振荡热虹吸管传热性能的影响
• 5.2.2 升负荷对非回路型振荡热虹吸管传热性能的影响
• 5.2.3 加热功率对非回路型振荡热虹吸管传热性能的影响
• 5.2.4 单侧冷却段工作时非回路振荡热虹吸管的传热性能
• 5.2.5 回路型和非回路型振荡热虹吸管传热性能对比试验
• 5.3 本章小结
• 第六章 热虹吸管电器冷却器性能试验与分析
• 6.1 试验过程
• 6.2 试验结果与分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 进一步研究工作
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢