本文關鍵詞：兩相閉式熱虹吸管換熱及熵產(chǎn)特性研究

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【摘要】：兩相閉式熱虹吸管也叫重力熱管,具有傳熱系數(shù)高、結構簡單和溫度適用范圍廣等特點,是一種傳熱性能優(yōu)良的換熱元件,深入研究熱管內(nèi)部傳熱傳質(zhì)的機理,對熱管的強化換熱研究有著重要意義。利用熵產(chǎn)分析法可以知道各個過程的不可逆損失,把熱力學第二定律的熵產(chǎn)分析應用于熱管的研究中,有助于揭示熱管內(nèi)部傳熱、相變和流動過程的耦合機理。本文針對兩相閉式熱虹吸管的換熱及熵產(chǎn)特性進行研究,首先給出熱虹吸管的數(shù)值計算模型并進行了驗證,再給出熱虹吸管的熵產(chǎn)計算模型。接著對熱虹吸管管內(nèi)啟動過程的熵產(chǎn)特性進行研究,最后研究不同因素的改變對熱管換熱及熵產(chǎn)特性的影響。具體研究內(nèi)容及主要結論如下:(1)給出了兩相閉式熱虹吸管的二維數(shù)值計算模型并驗證,結果表明數(shù)值計算模型是可靠的。接著給出了熱虹吸管的熵產(chǎn)計算模型,并用UDF編程實現(xiàn)了在Fluent軟件中計算熱虹吸管的熵產(chǎn)率分布和熵產(chǎn)數(shù)的計算。(2)對熱虹吸管啟動過程的非穩(wěn)態(tài)熵產(chǎn)特性進行了研究,分別分析了局部熵產(chǎn)率和熵產(chǎn)數(shù)隨時間的變化。發(fā)現(xiàn)各項熵產(chǎn)率及總熵產(chǎn)率的最大值主要集中在蒸發(fā)段壁面處,而對于熱管整體來說,傳熱和相變熵產(chǎn)數(shù)的變化明顯且趨勢相似,且所占總熵產(chǎn)的比重較大,而粘性耗散熵產(chǎn)數(shù)不到1%且變化很小,故選擇忽略粘性耗散熵產(chǎn),主要研究熱管內(nèi)部傳熱和相變的熵產(chǎn)特性。(3)通過改變充液率、幾何結構、工質(zhì)和加熱功率這幾個因素,數(shù)值模擬研究了對熱虹吸管換熱及熵產(chǎn)特性的影響。發(fā)現(xiàn)在本文所計算的工況中,當工質(zhì)為水,長徑比為11.1,加熱功率200W,充液率0.65時,熱管的換熱系數(shù)最大。并且總結了熱虹吸管傳熱和相變熵產(chǎn)特性的變化規(guī)律,結果表明熱管總熵產(chǎn)數(shù)受傳熱熵產(chǎn)數(shù)影響較大,這意味著熱虹吸管內(nèi)工質(zhì)通過顯熱傳熱產(chǎn)生的能質(zhì)損耗明顯大于相變潛熱傳熱的能質(zhì)損耗。
【關鍵詞】：熱虹吸管 熵產(chǎn) 傳熱傳質(zhì) 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題背景及研究意義8-9
• 1.2 熱虹吸管的原理及特性9-10
• 1.2.1 熱虹吸管的結構和工作原理9
• 1.2.2 熱虹吸管的基本特性9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3.1 熱虹吸管傳熱特性研究10-12
• 1.3.2 熵產(chǎn)理論研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 熱虹吸管的數(shù)值及熵產(chǎn)計算模型16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 熱虹吸管數(shù)值計算模型16-23
• 2.2.1 物理模型16-17
• 2.2.2 網(wǎng)格劃分17
• 2.2.3 流體體積模型(VOF)17-19
• 2.2.4 相變傳質(zhì)模型19-20
• 2.2.5 等效換熱系數(shù)的確定20-22
• 2.2.6 邊界條件及求解設置22-23
• 2.3 熱虹吸管模型驗證23-24
• 2.3.1 數(shù)學模型驗證23-24
• 2.3.2 網(wǎng)格無關性驗證24
• 2.4 熱虹吸管熵產(chǎn)計算模型24-29
• 2.4.1 局部熵產(chǎn)率25-27
• 2.4.2 熵產(chǎn)數(shù)27-28
• 2.4.3 熵產(chǎn)計算方法28-29
• 2.5 本章小結29-30
• 第3章 熱虹吸管啟動過程的熵產(chǎn)特性研究30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 啟動過程的非穩(wěn)態(tài)熵產(chǎn)計算30-31
• 3.3 局部熵產(chǎn)率特性31-38
• 3.3.1 相變熵產(chǎn)率31-33
• 3.3.2 傳熱熵產(chǎn)率33-35
• 3.3.3 粘性耗散熵產(chǎn)率35-37
• 3.3.4 總熵產(chǎn)率37-38
• 3.4 熵產(chǎn)數(shù)特性38-39
• 3.5 本章小結39-41
• 第4章 熱虹吸管換熱及熵產(chǎn)特性的影響因素分析41-64
• 4.1 引言41
• 4.2 充液率和內(nèi)徑對熱虹吸管換熱及熵產(chǎn)特性的影響41-48
• 4.2.1 充液率和內(nèi)徑對熱虹吸管換熱特性的影響41-45
• 4.2.2 充液率和內(nèi)徑對熱虹吸管熵產(chǎn)特性的影響45-48
• 4.3 工質(zhì)對熱虹吸管換熱及熵產(chǎn)特性的影響48-56
• 4.3.1 工質(zhì)對熱虹吸管換熱特性的影響49-53
• 4.3.2 工質(zhì)對熱虹吸管熵產(chǎn)特性的影響53-56
• 4.4 加熱功率對熱虹吸管換熱及熵產(chǎn)特性的影響56-63
• 4.4.1 加熱功率對熱虹吸管換熱特性的影響57-60
• 4.4.2 加熱功率對熱虹吸管熵產(chǎn)特性的影響60-63
• 4.5 本章小結63-64
• 結論64-65
• 參考文獻65-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文70-72
• 致謝72

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本文編號：1080763