作為一種新型的傳熱元件,脈動(dòng)熱管具有諸多優(yōu)點(diǎn),在各種散熱領(lǐng)域被廣泛利用。在工程實(shí)際應(yīng)用中,散熱裝置大多不可避免的受到外界振動(dòng)環(huán)境的影響。但對(duì)脈動(dòng)熱管在振動(dòng)環(huán)境下傳熱性能的深入研究較為缺乏,振動(dòng)環(huán)境對(duì)脈動(dòng)熱管流動(dòng)與傳熱特性的影響規(guī)律也未被深入認(rèn)識(shí)。因此,對(duì)振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管的流動(dòng)與傳熱性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,探究不同振動(dòng)參數(shù)對(duì)脈動(dòng)熱管傳熱性能的影響機(jī)理與規(guī)律顯得尤為必要。目前,不同振動(dòng)參數(shù)對(duì)脈動(dòng)熱管傳熱性能的影響規(guī)律尚缺乏總結(jié),脈動(dòng)熱管的振動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)化方案尚未提出。因此,本文分別設(shè)計(jì)并進(jìn)行了三種實(shí)驗(yàn),首先探明管徑對(duì)脈動(dòng)熱管內(nèi)流動(dòng)以及傳熱特性的影響,并在此基礎(chǔ)上,著重于揭示不同振動(dòng)參數(shù)對(duì)脈動(dòng)熱管傳熱性能影響的內(nèi)在機(jī)理,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了內(nèi)壁耦合毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)熱管對(duì)振動(dòng)環(huán)境具有良好的適應(yīng)性以及傳熱性能,最終為振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管工作參數(shù)的選擇提供了數(shù)據(jù)支撐;為工程實(shí)際應(yīng)用中脈動(dòng)熱管振動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)化方法提供了新的思路�？偨Y(jié)本文的研究內(nèi)容與研究結(jié)論主要有以下幾點(diǎn):(1)對(duì)不同管徑下脈動(dòng)熱管內(nèi)流動(dòng)的可視化實(shí)驗(yàn)研究表明,脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)的運(yùn)行存在3種基本構(gòu)成要素,不同份額的三要素組合形成了脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)的4種準(zhǔn)穩(wěn)定運(yùn)行模式。脈動(dòng)熱管內(nèi)主要的基本氣液兩相流型為泡狀流、塞狀流、環(huán)狀流。管徑的增大會(huì)造成氣液界面毛細(xì)不穩(wěn)定性下降從而導(dǎo)致冷凝段更易發(fā)生氣泡斷裂現(xiàn)象。在相同的熱負(fù)荷下,1mm管徑的脈動(dòng)熱管通常擁有較高的熱阻,且其所能承受的極限熱負(fù)荷相對(duì)比2mm與3mm管徑脈動(dòng)熱管來說較低。(2)針對(duì)振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管流動(dòng)與傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究表明,振動(dòng)環(huán)境對(duì)脈動(dòng)熱管的影響實(shí)際上就是振動(dòng)對(duì)工質(zhì)施加的變向推動(dòng)力與其它力互相作用的結(jié)果。在低熱負(fù)荷下振動(dòng)對(duì)脈動(dòng)熱管內(nèi)的池沸騰現(xiàn)象具有強(qiáng)化作用,因此在2mm與3mm管徑下振動(dòng)具有強(qiáng)化脈動(dòng)熱管傳熱性能的效果,1.5mm管徑的脈動(dòng)熱管由于管徑較小,氣泡的剛性較大,因此相對(duì)于2mm與3mm管徑來說難以啟動(dòng)。在高熱負(fù)荷下振動(dòng)環(huán)境的慣性力不足以對(duì)抗管內(nèi)壓差驅(qū)動(dòng)力,壓差驅(qū)動(dòng)力推動(dòng)工質(zhì)進(jìn)行高速的循環(huán)運(yùn)行,因此高熱負(fù)荷下振動(dòng)對(duì)脈動(dòng)熱管的影響較小。脈動(dòng)熱管受外界振動(dòng)影響,熱阻下降速度的降低現(xiàn)象多發(fā)生在工質(zhì)從連續(xù)性脈動(dòng)與短暫循環(huán)交替運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉欠�(wěn)定循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)以及穩(wěn)定循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)。振動(dòng)頻率對(duì)推動(dòng)力的影響主要是力的方向,振動(dòng)幅度對(duì)推動(dòng)力的影響主要是力的大小。縱向振動(dòng)環(huán)境下,外界振動(dòng)所施加給脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)的推動(dòng)力主要對(duì)抗的是流動(dòng)阻力與冷熱端壓差驅(qū)動(dòng)力以及重力;而橫向振動(dòng)環(huán)境下,外界振動(dòng)所施加給脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)的推動(dòng)力主要對(duì)抗的是工質(zhì)的表面張力。(3)針對(duì)脈動(dòng)熱管振動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)化方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了內(nèi)壁耦合毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)熱管既對(duì)振動(dòng)環(huán)境表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性,又擁有相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)熱管較好的均溫性能與傳熱性能。具有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)與傳統(tǒng)脈動(dòng)熱管相比具有較大的差異,在低熱負(fù)荷下,其熱阻最低僅為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)脈動(dòng)熱管的十分之一。具有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)熱管工質(zhì)的流動(dòng)由于受到毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)毛細(xì)抽吸力的影響,對(duì)振動(dòng)環(huán)境的適應(yīng)性有不同程度的增強(qiáng),且傳熱性能也存在不同程度的提高。這為后續(xù)工程實(shí)際應(yīng)用中,振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管的設(shè)計(jì)提供了新的思路。
【學(xué)位單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK172.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號(hào)注釋表
第一章 緒論
    1.1 課題背景以及其意義
    1.2 脈動(dòng)熱管介紹
        1.2.1 脈動(dòng)熱管結(jié)構(gòu)特征以及工作原理
        1.2.2 脈動(dòng)熱管性能特點(diǎn)
    1.3 脈動(dòng)熱管流動(dòng)與傳熱特性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 脈動(dòng)熱管內(nèi)氣液相變流動(dòng)行為的可視化實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.2 脈動(dòng)熱管傳熱特性及其影響因素的實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.3 脈動(dòng)熱管強(qiáng)化換熱方法實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.4 振動(dòng)環(huán)境下熱管實(shí)驗(yàn)研究
    1.4 脈動(dòng)熱管技術(shù)在工程中應(yīng)用的研究進(jìn)展
        1.4.1 熱回收裝置中的應(yīng)用
        1.4.2 太陽能熱水器中的應(yīng)用
        1.4.3 電池散熱中的應(yīng)用
        1.4.4 其它方面的應(yīng)用
    1.5 本課題主要研究目標(biāo)與研究內(nèi)容
        1.5.1 研究目標(biāo)
        1.5.2 研究內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
第二章 管式脈動(dòng)熱管可視化實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)方法
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        2.1.2 脈動(dòng)熱管充液方法與步驟
        2.1.3 脈動(dòng)熱管可視化實(shí)驗(yàn)方法與步驟
        2.1.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理以及誤差分析
    2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        2.2.1 脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)行為分析
        2.2.2 脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)與流型的分析
        2.2.3 脈動(dòng)熱管傳熱性能分析
    2.3 本章小結(jié)
第三章 振動(dòng)環(huán)境下管式脈動(dòng)熱管的傳熱特性實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)原理
        3.1.2 管式脈動(dòng)熱管的設(shè)計(jì)與研制
        3.1.3 實(shí)驗(yàn)裝置
        3.1.4 實(shí)驗(yàn)方法與步驟
        3.1.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與誤差分析
    3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.2.1 非振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管流動(dòng)與傳熱特性分析
        3.2.2 縱向振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管工質(zhì)流動(dòng)運(yùn)行特性分析
        3.2.3 縱向振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管啟動(dòng)性能分析
        3.2.4 縱向振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管傳熱特性分析
        3.2.5 橫向振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管傳熱特性分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 管式脈動(dòng)熱管振動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)化方法研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)原理
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)用管式脈動(dòng)熱管的設(shè)計(jì)與研制
        4.1.3 實(shí)驗(yàn)方法與步驟
    4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.2.1 非振動(dòng)環(huán)境下兩種脈動(dòng)熱管流動(dòng)與傳熱特性分析
        4.2.2 縱向振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管工質(zhì)流動(dòng)運(yùn)行特性分析
        4.2.3 縱向振動(dòng)環(huán)境下脈動(dòng)熱管傳熱性能分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
圖表目錄
致謝
作者簡歷

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 薛志虎;陳思員;曲偉;;氨工質(zhì)脈動(dòng)熱管的可視化啟動(dòng)和傳熱性能研究[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2015年09期

2 徐德好;陳陶菲;;機(jī)械振動(dòng)對(duì)脈動(dòng)熱管傳熱性能影響實(shí)驗(yàn)研究[J];現(xiàn)代雷達(dá);2015年04期

3 李雪嬌;賈力;陸謙逸;;低沸點(diǎn)工質(zhì)板式脈動(dòng)熱管傳熱特性研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2014年12期

4 紀(jì)玉龍;徐陳;蘇風(fēng)民;馬鴻斌;;納米流體對(duì)脈動(dòng)熱管最佳充液率的影響[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2012年11期

5 梁玉輝;李惟毅;史維秀;;傾角及充液率對(duì)并聯(lián)式脈動(dòng)熱管傳熱性能的影響[J];化工學(xué)報(bào);2011年S2期

6 陳臻;戴達(dá)鵬;朱曉娟;劉定榮;;振蕩熱管換熱器用于染整加工中余熱回收的分析研究[J];能源與節(jié)能;2011年07期

7 王宇;李惟毅;;充液率對(duì)單環(huán)路脈動(dòng)熱管啟動(dòng)運(yùn)行的影響[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年17期

8 劉玉東;周躍國;周小三;;脈動(dòng)熱管可視化實(shí)驗(yàn)普遍性問題研究[J];制冷與空調(diào);2010年03期

9 陳傳寶;冼海珍;劉登瀛;商福民;楊勇平;;聲空化外場對(duì)振蕩流熱管傳熱性能的影響[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2009年05期

10 汪雙鳳;西尾茂文;;加熱段冷卻段長度分配對(duì)脈動(dòng)熱管性能的影響[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年11期

本文編號(hào)：2864531