脉动热管传热特性实验研究

论文摘要

脉动热管作为一种新型的独特的热管,被认为是解决微小空间高热流密度的散热方式中一种很有前途的传热元件。脉动热管不是单纯的相变传热,而是集显热传热和相变传热一体,涉及多物理学科的复杂汽液两相流系统,目前其机理依然不十分清晰。本文主要研究了脉动热管的振荡机理和传热规律,考察了几种重要因素对传热性能的影响,对振荡规律做了初步分析。可视化实验方面,首先建立了脉动热管顶加热实验台,通过可视化的实验,观察顶加热情况下管内工质的主要流型为塞状流,与同工况下底加热相比并未出现环状流;顶加热热管加热段中分布较多长泰勒汽泡,底加热加热段分布较多更利于壁面新汽泡的产生的小气泡,致使顶加热工况下启动时间长。其次进行了管径粗细交替脉动热管的可视化实验,认为在达到稳定运行以后,粗细交替脉动热管有利于循环流的维持。此外,对紫铜环路型和非环路型脉动热管在水冷条件下的运行与传热状况进行了研究,分析了结构参数和运行参数对脉动热管传热性能的影响,分析传热性能随充液率、加热功率、工质、倾角、弯数因素的影响。本实验条件下实验结果表明:在正常脉动工作范围内,充液率越小,热阻越小;以蒸馏水、无水乙醇、丙酮为工质,丙酮的热阻最小,可低至0.25K/W,启动时间最短约100s左右;在所有工况下,垂直底加热热阻最低;闭合回路有利于脉动热管循环流动的形成,传热性能较非闭合回路好。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 脉动热管简介
• 1.2 脉动热管的优点
• 1.3 应用背景
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 脉动热管的理论研究
• 1.4.2 脉动热管的实验研究
• 1.4.3 本实验室前期研究内容
• 1.5 小结
• 1.6 本文研究的主要内容
• 2. 脉动热管运行机理初步分析
• 2.1 振荡机理初步分析
• 2.1.1 脉动热管运行的基本动力
• 2.1.2 壁面温度振荡成因
• 2.2 弹簧-质量-阻尼系统模型法
• 2.2.1 驱动力
• 2.2.2 摩擦阻力
• 2.2.3 汽塞变形产生的力
• 2.2.4 合力
• 2.2.5 结果与讨论
• 2.3 本章小结
• 3. 脉动热管实验台及运行
• 3.1 脉动热管管径的确定
• 3.2 工质的选择
• 3.3 实验件及实验装置
• 3.4 实验步骤及实验内容
• 3.4.1 实验步骤
• 3.4.2 实验内容
• 3.5 脉动热管的运行
• 3.6 本章小结
• 4. 脉动热管实验分析
• 4.1 可视化实验分析
• 4.1.1 顶加热实验现象及结果分析
• 4.1.2 变管径实验现象及结果分析
• 4.2 影响因素分析
• 4.2.1 充液率的影响
• 4.2.2 加热功率的影响
• 4.2.3 工质的影响
• 4.2.4 倾斜角的影响
• 4.2.5 闭合回路与非闭合回路的影响
• 4.2.6 弯数的影响
• 4.3 本章小结
• 5. 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 6. 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集