基于中子成像（NR）技術(shù)對銅-丙烯環(huán)路熱管（LHP）在不同加熱功率（0、5和10 W）下的運行進行了可視化研究。結(jié)果表明:在加熱功率為5 W時蒸發(fā)器內(nèi)液體工質(zhì)在減少,冷凝器能夠充分冷凝,液體管線充滿液體工質(zhì);在加熱功率10 W時熱管內(nèi)部冷凝的液體工質(zhì)量在減少,蒸發(fā)器開始出現(xiàn)燒干現(xiàn)象;環(huán)路熱管能夠成功啟動并穩(wěn)定運行,且隨加熱功率增加啟動時間減少;LHP在5 W時內(nèi)部的氣液分布使得傳熱性能最佳,在10 W時風扇的強制對流并不能達到充分冷凝的效果,導致熱管熱阻增大,性能變差;LHP運行過程中氣體管線部分存在殘留液體工質(zhì),這會減少LHP的工質(zhì)實際循環(huán)量,降低其傳熱性能。 

【文章來源】：熱能動力工程. 2020,35(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同加熱功率下LHP溫度變化曲線

借助中國工程物理研究院的熱中子成像檢測儀(TNRF),其發(fā)出的中子熱射線能夠穿透金屬區(qū)分蒸汽和液體并輸出圖片。該環(huán)路熱管主要由蒸發(fā)器、氣體管線、冷凝器、液體管線和儲液器等部分構(gòu)成,試驗采用的LHP結(jié)構(gòu)示意與參數(shù)如圖1和表1所示。LHP由一個銅粉燒結(jié)的毛細芯和一個渦流通道冷凝器以及氣液管線構(gòu)成,各部件及管路材料均為銅制造而成,冷凝器盤管流動通道的尺寸與液體和氣體管線的尺寸一致,氣體管線的長度約為800 mm,液體管線的長度約為600 mm,氣體和液體管線的外徑均為6 mm,內(nèi)徑均為3 mm,壁厚為1.5 mm。試驗選擇充裝的工質(zhì)為丙烯,因為丙烯與銅管有很好的兼容性,適用于室溫,并且在中子成像中顯示出良好的對比度,計算充液率為70%(這里充液率定義為LHP總的內(nèi)部空間體積百分比)。表1 環(huán)路熱管結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1 Structural parameters of loop heat pipe 參 數(shù) 數(shù) 值 蒸發(fā)器(外徑、長度)/mm 24、140 儲液器(外徑、長度)/mm 24、56 毛細芯(外徑、長度)/mm 20、80 氣體管線(外徑、內(nèi)徑、長度)/mm 6、3、800 液體管線(外徑、內(nèi)徑、長度)/mm 6、3、600 冷凝器(長、寬、高)/mm 100、100、10

試驗測試系統(tǒng)主要由測溫與加熱系統(tǒng)、環(huán)路熱管、冷卻系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和成像系統(tǒng)組成。所有試驗都在室溫(約295 K)下進行,試驗過程中環(huán)路熱管垂直放置,冷凝端在頂部,蒸發(fā)端在底部,試驗測試系統(tǒng)的示意圖如圖2所示。在測溫與加熱系統(tǒng)中,蒸發(fā)器外壁的薄膜加熱片連接一個直流穩(wěn)壓加熱電源,將電能轉(zhuǎn)化為熱能以模擬加熱源,在環(huán)路熱管各關(guān)鍵部位外表面安裝有9個精度優(yōu)于±0.5 K的鉑電阻以測量熱管各部位溫度,測點安裝位置如圖1所示,其中儲液器和蒸發(fā)器上方設(shè)一個測溫點為T1和T2,氣體管線測溫點為T3和T4,液體管線測溫點為T8和T9,冷凝器入口,中間和出口處測溫點為T5、T6和T7。冷卻系統(tǒng)是通過風扇強制對流散熱,使冷凝器降溫。利用安捷倫數(shù)據(jù)采集儀來監(jiān)測和記錄溫度數(shù)據(jù),測得溫度由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集并傳輸至計算機記錄保存。成像系統(tǒng)使用的是熱中子成像儀,來自中子反應(yīng)堆堆芯的中子束穿過LHP,根據(jù)每個部件和工作流體的材料、密度和厚度而衰減,然后到達成像系統(tǒng)產(chǎn)生熒光,該熒光被系統(tǒng)中的鏡子反射并被高速相機拍攝,拍攝的照片通過計算機進行實時輸出和存儲。在環(huán)路熱管穩(wěn)態(tài)運行期間,利用熱中子成像檢測儀拍攝了LHP的幾個主要位置,包括蒸發(fā)器、冷凝器、儲液器以及氣體和液體管線,分別在功率為0、5和10 W穩(wěn)定運行狀態(tài)下拍攝3次,在成像試驗的同時,對LHP各部分的溫度變化進行監(jiān)測,并將各組數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集儀器實時傳輸?shù)接嬎銠C進行后期分析。

【參考文獻】：
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本文編號：3587059