脈動熱管是一種利用工質(zhì)的相變產(chǎn)生管內(nèi)的壓力波動,驅(qū)動氣泡與液塞在管內(nèi)運動,實現(xiàn)高效傳熱的傳熱元件。隨著低溫相關(guān)行業(yè)的迅速發(fā)展,小型低溫制冷機的需求越來越廣泛,如何克服低溫制冷機僅在冷頭處提供有限冷量,化“點”制冷為“面（或體）”制冷?低溫脈動熱管提供了一種解決的路徑。由于低溫溫區(qū)脈動熱管的可視化實驗存在各種困難,建立模型探究其內(nèi)部流態(tài)及傳熱機理顯得尤為必要,為此,本文以氫為工質(zhì),開展了以下工作:1)針對脈動熱管中典型的塞狀流流型,采用“多液塞的質(zhì)量-能量-動量守恒方程”方法,建立閉式脈動熱管的模型。用乙醇工質(zhì)對模型進行了驗證,其傳熱量計算結(jié)果與實驗值接近,模擬還得到了液塞的分離與聚合、氣泡的產(chǎn)生、單向流動及流向的轉(zhuǎn)變、液塞迅速上下振蕩等實驗現(xiàn)象,證明了所建模型的有效性。2)使用模型分別對100 mm與500 mm絕熱段長度的氫工質(zhì)脈動熱管進行計算,得到以下結(jié)果:①氫脈動熱管內(nèi)部工質(zhì)在啟動過程后呈現(xiàn)單向流動狀態(tài);②脈動熱管內(nèi)新產(chǎn)生的氣泡無法穩(wěn)定存在。3)開展了 100mm與500mm絕熱段長度氫工質(zhì)脈動熱管的實驗研究。實驗表明:①在0.8-2.8W的傳熱量下實驗與模擬結(jié)果吻合較好,由此判... 

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 超導技術(shù)
        1.1.2 超導應(yīng)用中的低溫冷卻技術(shù)
        1.1.3 低溫制冷機冷量傳輸方法
        1.1.4 脈動熱管的工作原理及優(yōu)點
    1.2 脈動熱管研究現(xiàn)狀
        1.2.1 傳熱特性及其影響因素的研究
        1.2.2 流動與傳熱機理研究
        1.2.3 氫工質(zhì)脈動熱管與常溫脈動熱管的區(qū)別
    1.3 氫工質(zhì)脈動熱管的關(guān)鍵問題及本文研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
2 脈動熱管塞狀流模型的建立
    2.1 物理結(jié)構(gòu)和基本假設(shè)
    2.2 守恒方程
        2.2.1 質(zhì)量守恒
        2.2.2 動量守恒
        2.2.3 能量守恒
        2.2.4 潛熱與顯熱傳熱量的確定
    2.3 數(shù)值計算過程
    2.4 本章小結(jié)
3 模型的驗證及計算結(jié)果與討論
    3.1 模型的驗證
        3.1.1 相同傳熱量下蒸發(fā)段溫度與實驗值的對比
        3.1.2 內(nèi)部流型
    3.2 氫工質(zhì)脈動熱管的模擬
        3.2.1 100mm絕熱段長度氫工質(zhì)脈動熱管的模擬
        3.2.2 500mm絕熱段長度氫工質(zhì)脈動熱管的模擬
    3.3 氫脈動熱管與乙醇脈動熱管的異同
    3.4 本章小結(jié)
4 液氫溫區(qū)脈動熱管的實驗研究
    4.1 實驗臺介紹
    4.2 實驗步驟
    4.3 誤差分析
    4.4 實驗結(jié)果及討論
        4.4.1 有效熱導率與傳熱量的關(guān)系
        4.4.2 絕熱段長度的影響
        4.4.3 冷凝段溫度的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]氨工質(zhì)脈動熱管的可視化啟動和傳熱性能研究[J]. 薛志虎,陳思員,曲偉.  中國科學:技術(shù)科學. 2015(09)
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[3]制冷機傳導冷卻的超導磁體冷卻系統(tǒng)研究進展[J]. 張楷浩,邱利民,甘智華,周曉曉.  浙江大學學報(工學版). 2012(07)
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[5]板式脈動熱管內(nèi)氣液兩相流流型演化及傳熱分析[J]. 徐德好,陳陶菲,劉向東,張程賓,郝英立.  東南大學學報(自然科學版). 2011(03)
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[9]微小型振蕩熱管的流動可視化實驗[J]. 屈健,吳慧英,唐慧敏.  航空動力學報. 2009(04)
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碩士論文
[1]液氫溫區(qū)脈動熱管在不同充液率條件下的試驗研究[D]. 鄧皓仁.浙江大學 2016
[2]液氫溫區(qū)脈動熱管傳熱特性研究[D]. 劉雨夢.浙江大學 2015
[3]閉合環(huán)路振蕩熱管振蕩傳熱機理與混沌辨析研究[D]. 朱蓉甲.湖南大學 2012



本文編號：3665988