环路热虹吸管传热特性及两相流不稳定性研究

发布时间：2024-12-19 03:38

　　环路热虹吸管避免了传统热管的毛细极限和携带极限,同时提高了沸腾极限和粘性极限,可承受更高的热流密度,因而受到越来越多的关注且具有广泛应用前景。现有研究发现,环路热虹吸管的传热特性取决于内部两相流流型特征、沸腾和冷凝方式,外部传热条件等多种因素。其中,充液率对传热特性有重要影响,不同充液率下的热阻、均温特性、启动特性、极限热输运容量都有很大变化,在某些条件下还会出现不稳定现象,严重影响正常的传热和控温性能。本文针对环路热虹吸管的充液率和主要外部传热条件对传热性能及不稳定性开展了相关研究,主要工作如下:设计并搭建了传热实验台,系统地研究了环路热虹吸管传热特性。依据管内传热现象及特征的不同,将充液率分类为高、中、低三种范围,分析了热流密度、倾斜角、冷却水温三种因素在不同充液率下对环路热虹吸管内均温特性（η）、热阻特性(R_loop,R_sys)以及流动特性（W）的影响,并基于相变数N_pch和充液率FR两个无量纲参数建立了稳定性分布图。结果表明,高、中、低三种充液率下分别存在单相流、间歇沸腾及局部瞬时蒸干的传热特征,热流密度、倾斜角及...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1热管传热极限

上述热管传热极限随传热量和工作温度变化情况如图1.1所示。Blet[20]调研总结了不同热管在多个应用领域研究中的占比,如图1.2所示。调研显示,传统热管、平板热管、脉动热管、环路热管及热虹吸管受市场关注度较高,其中传统热管和热虹吸管目前应用最为广泛。

图1.2不同热管应用占比

Blet[20]调研总结了不同热管在多个应用领域研究中的占比,如图1.2所示。调研显示,传统热管、平板热管、脉动热管、环路热管及热虹吸管受市场关注度较高,其中传统热管和热虹吸管目前应用最为广泛。1.2.1传统热管

图1.3传统热管工作原理

传统热管是一种由管壳、毛细芯及工质三种要素构成的简易、高效的换热设备,可将其分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分,如图1.3所示。传统热管利用工质在相变过程中吸热、放热实现热量转移,在传统热管的蒸发段区域,毛细芯内部工质吸收热量后汽化,脱离毛细芯后沿管流动至冷凝区域,在冷凝段释放热量....

图1.4平板热管

平板热管原理示意图如图1.4(a)所示。当蒸发面有热量输入时,热量通过管壁传入浸润有液态工质的吸液芯,液态工质受热汽化并在压差的作用下流向冷凝面。蒸汽在冷凝段的气-液交界面处发生凝结释放潜热。冷凝液在毛细力的作用下,自冷凝段回流至蒸发段,实现液体工质的及时补充。充满平板热管腔内蒸....

本文编号：4017597