单环闭式循环脉动热管的动力学特性研究

发布时间：2021-10-18 21:41

　　为了提高脉动热管的传热效率,实现更加高效的传热效果,研究了单环闭式循环脉动热管的动力学特性。首先本文建立了弹簧-质量-阻尼模型,通过Matlab程序进行理论计算,得到了脉动热管内工质位移随时间变化的理论计算结果;然后建立仿真模拟的数值模型,计算得到了不同加热功率下液柱的位移等参数随时间的变化规律。结果表明:脉动热管内液柱的振荡频率随加热功率的增大而增大;当管内最大压力与最小压力的差值小于某一临界值时,管内工质做振荡运动,反之,工质做循环运动;脉动热管内工质的运动具有同步化现象。 

【文章来源】：化学工程. 2020,48(08)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同功率下的位移曲线

由于数值模拟的可视化等优点,本文采用了该方法对两相流运动状态进行分析,并对结果进行了实验验证。本文的数值模拟所使用的模型如图2所示。管内工质设定为水,整体结构分为加热段、绝热段和冷凝段3部分,加热功率分别设为40,60,70 W。充液率设置为60%,迭代步长为10-5 s。模型总长为72 mm,其中加热段、绝热段、冷凝段长度分别为12,48,12 mm,热管内径为2 mm。在脉动热管壁面上设置12个温度监测点(考虑到实际情况中在脉动热管内壁面上设置热电偶的复杂性,这里的壁面指外壁面),脉动热管的结构和温度监测点分布如图2所示。2.2 实验测试

图3表示60 W条件下脉动热管的蒸发段、绝热段和冷凝段的实验与模拟的平均温度的对比图。由图3可以看出,模拟温度值呈现出在平衡位置附近小幅振荡的趋势,而该平衡位置的数值大小与实验数据基本吻合。蒸发段、绝热段和冷凝段的最大误差均小于1%。模拟的初始温度条件和实际工况之间的差异以及离散格式会引起误差的产生,但误差的大小都在允许的范围中。

【参考文献】：
期刊论文
[1]倾角及加热功率对乙烷脉动热管传热性能的影响[J]. 陈曦,林毅,邵帅.  化工学报. 2019(04)
[2]基于VOF模型对两相闭式热虹吸管传热性能及机理的模拟研究[J]. 战洪仁,惠尧,吴众,王立鹏,史胜,张倩倩.  沈阳化工大学学报. 2018(04)
[3]常温并联式脉动热管启动及运行特性的实验研究[J]. 许登科,庞建勇,杜传梅,管二勇.  制冷学报. 2018(02)
[4]低温脉动热管传热特性的数值模拟研究[J]. 邵帅,陈曦,唐恺,李宜轩.  真空与低温. 2018(01)
[5]低温热管传热特性的实验研究[J]. 马泽昆,张华.  低温工程. 2018(01)
[6]工质表面张力和黏度对脉动热管启动及传热热阻的影响[J]. 郑开明,徐荣吉,王瑞祥,邢美波,蔡骥驰,苑亚.  化工进展. 2017(08)
[7]单环路脉动热管工质数值模拟[J]. 莫宗冬,黄坤荣.  机械研究与应用. 2014(06)
[8]脉动热管稳态运行的理论模型研究[J]. 薛志虎,曲伟.  流体机械. 2013(04)
[9]倾角及充液率对并联式脉动热管传热性能的影响[J]. 梁玉辉,李惟毅,史维秀.  化工学报. 2011(S2)
[10]板式脉动热管内气液两相流流型演化及传热分析[J]. 徐德好,陈陶菲,刘向东,张程宾,郝英立.  东南大学学报(自然科学版). 2011(03)



本文编号：3443545