阴离子表面活性剂对脉动热管性能影响的实验研究
本文选题:脉动热管 + 表面活性剂 ; 参考:《北京建筑大学》2016年硕士论文
【摘要】:脉动热管是一种新型的热管,它具有尺寸小,当量传热量大,成本低,不需要外加电源,减少电量消耗等优点,被广泛用于微电子冷却和建筑热回收等方面。脉动热管的运行主要是靠管道内部蒸发端与冷凝端产生的压力不平衡导致的气塞和液塞在管内进行脉动,而脉动热管的启动和运行会受到充液率、倾角、加热功率和工质等因素的影响。震荡热管管内工质气泡的产生、脉动、分裂、合并等行为是它传热特性里影响非常大的因素。而表面张力是气泡产生、脉动、分裂、合并运行规律的重要影响参数。因此在现有阶段脉动热管研究的基础上,本文首先简要分析了工质物性中表面张力和粘度等两种物性对脉动热管启动和运行产生两种工作状态的影响,之后配置了三种阴离子表现活性剂水溶液作为脉动热管工质,并对其进行了物性测试,发现十二烷基本磺酸钠水溶液和十二烷基磺酸钠水溶液表面张力随浓度的增加而减小,而聚丙烯酰胺水溶液在溶液浓度170ppm条件下表面张力与水相比基本没有变化且表面张力大小不随浓度变化。三种水溶液的粘度随溶液浓度的变大均出现不同程度的上升,而三种水溶液的密度、比热和导热系数等三种物性与水相比未出现较大变化。最后在自行设计搭建的PHP传热特性实验台上,实验测试了不同浓度、不同加热功率、不同充液率和不同倾角等因素对PHP的启动和传热特性产生的影响。其中,本实验重点探究了不同阴离子表面活性剂水溶液对PHP启动和运行性能的影响。研究结果发现:表面活性剂可以减小脉动热管启动时间,十二烷基苯磺酸钠水溶液脉动热管启动所需要的时间最短,为108s,运行热阻最小;聚丙烯酰胺水溶液脉动热管启动所需要的时间最长,为123s,运行热阻最大;十二烷基磺酸钠水溶液脉动热管的启动所需要的时间介于聚丙烯酰胺水溶液与十二烷基苯磺酸钠水溶液之间,运行热阻也介于两者之间。
[Abstract]:Pulsating heat pipe is a new type of heat pipe, which has the advantages of small size, large equivalent heat transfer, low cost, no need of external power supply, and reduced power consumption. It is widely used in microelectronic cooling and building heat recovery. The operation of the pulsating heat pipe is mainly caused by the pressure imbalance between the evaporating end and the condensing end of the pipe, and the gas plug and liquid plug pulsate in the pipe, and the start-up and operation of the pulsating heat pipe will be subjected to the liquid filling rate and inclination angle. The influence of heating power and working fluid. The generation, pulsation, splitting and merging of working fluid bubbles in a oscillating heat pipe are very important factors in its heat transfer characteristics. Surface tension is an important parameter of bubble generation, pulsation, splitting and merging. Therefore, on the basis of the current research on pulsating heat pipe, this paper first briefly analyzes the effects of surface tension and viscosity on the starting and operation of pulsating heat pipe. After that, three kinds of anionic surfactant aqueous solution were used as working fluid of pulsating heat pipe, and their physical properties were tested. It was found that the surface tension of sodium dodecyl benesulfonate solution and sodium dodecyl sulfonate solution decreased with the increase of concentration. However, the surface tension of polyacrylamide aqueous solution has no change compared with that of water under the condition of solution concentration 170ppm, and the surface tension does not change with the concentration. The viscosity of the three aqueous solutions increased with the increase of the solution concentration, but the density, specific heat and thermal conductivity of the three aqueous solutions did not change significantly compared with the water. Finally, the effects of different concentration, different heating power, different filling rate and different dip angle on the start-up and heat transfer characteristics of PHP were tested on a self-designed PHP heat transfer test rig. The effects of different aqueous anion surfactants on the start-up and operation performance of PHP were investigated. The results show that surfactant can reduce the starting time of pulsating heat pipe, and the time required for starting pulsating heat pipe of sodium dodecyl benzene sulfonate solution is the shortest, which is 108 s, and the running thermal resistance is minimum. The starting time of polyacrylamide aqueous solution pulsating heat pipe is the longest, which is 123s, and the running thermal resistance is the biggest. The starting time of pulsating heat pipe of sodium dodecyl sulfonate is between polyacrylamide solution and sodium dodecyl benzene sulfonate solution, and the thermal resistance is between them.
【学位授予单位】:北京建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TK172.4
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,本文编号:1839736
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