真空闪蒸喷雾冷却传热特性研究
发布时间：2022-01-03 07:44
随着航天技术的发展,航天设备的发热功率日益增长,在高速航天器再入过程中存在着高热流密度的气动热防护问题。因此,如何在航天器在轨及再入条件下,实现高热流密度散热以保证航天器安全稳定的工作,已经成为航天热控技术发展的瓶颈。真空闪蒸喷雾冷却由于散热密度大、温控效果好、冷却效率高、所需工质流量少等优点,被NASA确定为一种优先考虑的空间热控方案。同时,随着电子集成及高功率激光技术的发展,真空闪蒸喷雾冷却也可以作为这些领域的一种高热流密度散热方式。但是,作为一种新型的热控方法,在公开文献中,还很少发现与真空闪蒸喷雾冷却相关的详细研究报告。本文针对真空闪蒸喷雾冷却的传热特性、传热机理及传热强化方法,展开了系列实验研究。首先,针对航天器真空条件下的热控环境,本文搭建了真空闪蒸喷雾冷却的实验平台,利用实验方法研究了闪蒸喷雾冷却的传热特性,并得出了关键参数对闪蒸喷雾冷却传热的影响规律。研究结果表明:闪蒸喷雾冷却可以有效降低发热表面的表面温度,并减小表面温度的不均匀性;在闪蒸喷雾冷却中,存在着使得散热热流密度达到最大的最佳喷雾高度;与常压喷雾冷却相比,由于液体在真空环境下的闪蒸使得工质的潜热得到更加充分的...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１紧凑式闪蒸器的原理图??
图２．１闪蒸喷雾冷却中的各种换热机制??２．３真空闪蒸喷雾冷却实验系统??图２．２为真空闪蒸喷雾冷却实验系统结构图，图２．３为真空闪蒸喷雾冷却实??验系统的装置图。如图２．３所示，真空闪蒸喷雾冷却系统由五部分组成：１）供液??和喷雾系统：恒温水浴，微型数控泵，压力缓冲器，过滤器，流量计，压力表和??喷嘴等；２）闪蒸系统：旋片式真空泵，闪蒸腔和压力监控系统；３）加热系统：??模拟高热流密度散热的发热表面，电加热棒，绝热材料，加热体密封件和壳体等；??４）冷凝系统：恒温水浴和壳管式换热器；５）数据采集系统：通过使用压力表、??转子流量计、压力传感器、Ｔ型热电偶、安捷伦数据采集仪等设备，对喷雾压力、??喷雾流量、闪蒸腔压力，入口流体温度以及热源体纵向温度、腔体温度和环境温??度等相关参数进行测量。??在实验前，利用喷嘴杆上的螺纹将喷嘴和发热面之间的距离调整到合适的位??置。利用真空泵将闪蒸室中的空气抽离
量计９）温度计１０）压力表１１）压力传感器１２）喷嘴１３）可视化闪蒸腔１４）除湿装置??１５）真空泵１６）加热系统１７）高真空隔膜阀１８）数据采集系统１９）集液器??图２．２真空闪蒸喷雾冷却实验系统结构图??，ｌｉ?ｐ?歷舅Ｍｉ??，ｉ＾?，■：ＩＨ??—ａｓｓＢａｉｉ?■??图２．３真空闪蒸喷雾冷却实验系统的实物图??１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面活性剂对Al2O3-H2O纳米流体热物性特性的影响[J]. 陈裕丰,章学来,丁锦宏,任迎蕾,陈文朴. 低温与超导. 2017(12)
[2]Al2O3-H2O纳米流体的热导率与粘度实验研究[J]. 赵宁波,郑洪涛,李淑英,杨磊,杨家龙. 哈尔滨工程大学学报. 2018(01)
[3]微结构表面喷雾冷却性能试验研究[J]. 刘妮,李丽荣,钟泽民. 机械工程学报. 2017(06)
[4]压力旋流喷嘴雾化特性的实验研究[J]. 聂涛,高贵军. 科学技术与工程. 2016(07)
[5]温度对Al2O3-H2O纳米流体粘度特性影响研究[J]. 牛广清,凌智勇,张忠强,黄跃涛. 传感器与微系统. 2015(12)
[6]真空闪蒸喷雾冷却中非等温液滴闪蒸特性的研究[J]. 程文龙,胡磊,陈华,章玮玮,谢标. 真空科学与技术学报. 2015(04)
[7]HFC134a喷雾闪蒸冷却换热特性的实验研究[J]. 程文龙,章玮玮,陈华,王领华,吕建伟,李彦良. 航天器工程. 2013(05)
[8]喷雾腔压力及喷嘴孔径对相变喷雾冷却性能的影响[J]. 刘炅辉,孙皖,刘秀芳,侯予. 强激光与粒子束. 2013(10)
[9]旋转闪蒸干燥工艺及其在滤饼干燥中的应用[J]. 田志鸿. 化工装备技术. 2013(04)
[10]表面活性剂对二氧化钛纳米流体分散性的影响[J]. 莫松平,陈颖,李兴,罗向龙. 材料导报. 2013(12)
博士论文
[1]喷雾冷却传热特性、传热强化及温度不均匀性研究[D]. 韩丰云.中国科学技术大学 2011
[2]微槽群表面的喷雾冷却研究[D]. 陈东芳.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2010
[3]喷雾冷却传热机理及空间换热地面模拟研究[D]. 赵锐.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]喷雾冷却系统换热性能研究[D]. 钱春潮.中原工学院 2015
本文编号：3565879
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１紧凑式闪蒸器的原理图??
图２．１闪蒸喷雾冷却中的各种换热机制??２．３真空闪蒸喷雾冷却实验系统??图２．２为真空闪蒸喷雾冷却实验系统结构图，图２．３为真空闪蒸喷雾冷却实??验系统的装置图。如图２．３所示，真空闪蒸喷雾冷却系统由五部分组成：１）供液??和喷雾系统：恒温水浴，微型数控泵，压力缓冲器，过滤器，流量计，压力表和??喷嘴等；２）闪蒸系统：旋片式真空泵，闪蒸腔和压力监控系统；３）加热系统：??模拟高热流密度散热的发热表面，电加热棒，绝热材料，加热体密封件和壳体等；??４）冷凝系统：恒温水浴和壳管式换热器；５）数据采集系统：通过使用压力表、??转子流量计、压力传感器、Ｔ型热电偶、安捷伦数据采集仪等设备，对喷雾压力、??喷雾流量、闪蒸腔压力，入口流体温度以及热源体纵向温度、腔体温度和环境温??度等相关参数进行测量。??在实验前，利用喷嘴杆上的螺纹将喷嘴和发热面之间的距离调整到合适的位??置。利用真空泵将闪蒸室中的空气抽离
量计９）温度计１０）压力表１１）压力传感器１２）喷嘴１３）可视化闪蒸腔１４）除湿装置??１５）真空泵１６）加热系统１７）高真空隔膜阀１８）数据采集系统１９）集液器??图２．２真空闪蒸喷雾冷却实验系统结构图??，ｌｉ?ｐ?歷舅Ｍｉ??，ｉ＾?，■：ＩＨ??—ａｓｓＢａｉｉ?■??图２．３真空闪蒸喷雾冷却实验系统的实物图??１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面活性剂对Al2O3-H2O纳米流体热物性特性的影响[J]. 陈裕丰,章学来,丁锦宏,任迎蕾,陈文朴. 低温与超导. 2017(12)
[2]Al2O3-H2O纳米流体的热导率与粘度实验研究[J]. 赵宁波,郑洪涛,李淑英,杨磊,杨家龙. 哈尔滨工程大学学报. 2018(01)
[3]微结构表面喷雾冷却性能试验研究[J]. 刘妮,李丽荣,钟泽民. 机械工程学报. 2017(06)
[4]压力旋流喷嘴雾化特性的实验研究[J]. 聂涛,高贵军. 科学技术与工程. 2016(07)
[5]温度对Al2O3-H2O纳米流体粘度特性影响研究[J]. 牛广清,凌智勇,张忠强,黄跃涛. 传感器与微系统. 2015(12)
[6]真空闪蒸喷雾冷却中非等温液滴闪蒸特性的研究[J]. 程文龙,胡磊,陈华,章玮玮,谢标. 真空科学与技术学报. 2015(04)
[7]HFC134a喷雾闪蒸冷却换热特性的实验研究[J]. 程文龙,章玮玮,陈华,王领华,吕建伟,李彦良. 航天器工程. 2013(05)
[8]喷雾腔压力及喷嘴孔径对相变喷雾冷却性能的影响[J]. 刘炅辉,孙皖,刘秀芳,侯予. 强激光与粒子束. 2013(10)
[9]旋转闪蒸干燥工艺及其在滤饼干燥中的应用[J]. 田志鸿. 化工装备技术. 2013(04)
[10]表面活性剂对二氧化钛纳米流体分散性的影响[J]. 莫松平,陈颖,李兴,罗向龙. 材料导报. 2013(12)
博士论文
[1]喷雾冷却传热特性、传热强化及温度不均匀性研究[D]. 韩丰云.中国科学技术大学 2011
[2]微槽群表面的喷雾冷却研究[D]. 陈东芳.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2010
[3]喷雾冷却传热机理及空间换热地面模拟研究[D]. 赵锐.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]喷雾冷却系统换热性能研究[D]. 钱春潮.中原工学院 2015
本文编号：3565879
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3565879.html
