亲疏水特性重力热管传热性能研究

发布时间：2023-02-18 17:25

　　重力热管作为一种高效换热元件,因具有结构简单、加工容易、造价低廉、低热阻、高效的传热性能及可靠性强等特点在换热领域得到广泛应用,同时,热管内部涉及沸腾与冷凝换热,并且加热壁面亲水特性与疏水特性对沸腾和冷凝换热具有重要影响。所以本文提出一种重力热管强化传热的新思路,即将润湿特性与重力热管相结合,采用化学蚀刻和涂层方法对重力热管壁内表面进行亲水和疏水处理,通过实验研究与数值模拟相结合的方法分析和研究了管壁内表面亲水特性、疏水性及亲疏水组合对重力热管启动和稳态传热特性的影响,本课题对热管强化具有重要的理论和现实意义。本文以内外径分别为9.52mm和8.32mm、蒸发段100mm、绝热段50mm、冷凝段100mm的重力热管作为实验研究和数值模拟的研究对象,采用去离子水作为工质,利用化学蚀刻和涂层两种方法制备具有不同接触角的亲水与疏水表面且通过接触角对润湿程度进行量化,设计制造了实验所用的不同接触角重力热管,搭建了亲疏水特性重力热管系统实验平台,为研究热管启动和稳态传热特性奠定了基础;最后,根据实验结果,采用数值模拟方法再现重力热管沸腾与冷凝现象,选取蒸发段与冷凝段传热系数、总传热系数、热阻及当...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 热管概述
        1.2.1 热管的发展
        1.2.2 热管工作原理
        1.2.3 热管的基本特点
        1.2.4 热管的分类
        1.2.5 热管理论
    1.3 重力热管概述
        1.3.1 重力热管工作原理
        1.3.2 重力热管国内外研究现状
    1.4 表面亲疏水特性应用于热管的研究现状
    1.5 本课题研究内容
    1.6 本章小结
第2章 重力热管数值模拟分析
    2.1 FLUENT介绍
    2.2 多相流模型的选择
    2.3 VOF模型控制方程
        2.3.1 体积分数方程
        2.3.2 动量方程
        2.3.3 能量方程
    2.4 相变模型
    2.5 用户自定义函数
    2.6 接触角模型
    2.7 重力热管物理模型
        2.7.1 几何模型
        2.7.2 边界条件
        2.7.3 模型验证
    2.8 本章小结
第3章 亲疏水表面制备及重力热管实验系统
    3.1 亲水表面与疏水表面制备
        3.1.1 亲水表面制备
        3.1.2 疏水表面制备
        3.1.3 亲疏水表面结构及接触角测量
    3.2 亲疏水特性重力热管设计制造
        3.2.1 热管设计
        3.2.2 亲疏水特性热管制造
    3.3 重力热管实验平台搭建
        3.3.1 重力热管实验系统
        3.3.2 实验步骤
    3.4 实验误差分析
    3.5 实验数据处理
    3.6 本章小结
第4章 亲疏水特性重力热管启动特性研究
    4.1 研究对象
    4.2 热管启动特性
        4.2.1 亲水/疏水热管启动特性分析
        4.2.2 亲疏水组合热管启动特性分析
    4.3 亲疏水特性对蒸发段壁面过热度的影响
    4.4 本章小结
第5章 亲疏水特性对重力热管稳态传热特性的影响
    5.1 对蒸发段传热系数的影响
    5.2 对冷凝段传热系数的影响
    5.3 对热管总传热系数的影响
    5.4 对热管热阻的影响
    5.5 对热管当量导热系数的影响
    5.6 本章小结
第6章 重力热管稳态传热数值模拟与实验结果对比分析
    6.1 蒸发段传热系数对比分析
    6.2 冷凝段传热系数对比分析
    6.3 总传热系数对比分析
    6.4 热管热阻对比分析
    6.5 当量导热系数对比分析
    6.6 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与专利
致谢



本文编号：3745384