本文關鍵詞：導熱系數(shù)對毛細芯及環(huán)路熱管的影響研究

  更多相關文章： 環(huán)路熱管 毛細芯 差異導熱系數(shù) 模擬分析 熱泄漏

【摘要】：環(huán)路熱管(Loop Heat Pipe, LHP)作為一種高效兩相傳熱元件,因其具有傳熱效率高、布置靈活、自適應性強等優(yōu)點,已被廣泛應用于航天設備熱控系統(tǒng)并成為最有前途的熱控技術(shù)之一。近年來,LHP在地面熱控如電子元器件散熱等領域也得到了有效驗證并取得較廣泛的應用。圍繞LHP性能提升的研究成為目前該領域的主要研究熱點。本文主要開展毛細芯導熱系數(shù)的影響研究,對LHP毛細芯由局部到整體構(gòu)建數(shù)值模型,分析導熱系數(shù)及其分布對毛細芯及LHP的影響規(guī)律。自主研制兩套不銹鋼-液氨LHP,并圍繞差異導熱系數(shù)毛細芯對LHP的強化機理進行了表征和驗證。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論包括：1、構(gòu)建了蒸發(fā)器簡易數(shù)值模型,分析了具有不同導熱系數(shù)毛細芯的傳熱特性。模擬發(fā)現(xiàn)：單一導熱系數(shù)毛細芯難以同時降低蒸發(fā)器壁面熱漏及芯體背向熱漏。變導熱系數(shù)毛細芯優(yōu)化了蒸發(fā)器的溫度場及熱流場,使得蒸發(fā)器側(cè)壁熱漏明顯減少,平均溫度降低,即初步驗證了變導熱系數(shù)毛細芯在傳熱性能上的優(yōu)勢。2、構(gòu)建了LHP系統(tǒng)數(shù)學模型,對具有定導熱系數(shù)毛細芯的LHP和具有差異導熱系數(shù)毛細芯的LHP的穩(wěn)態(tài)運行進行模擬分析。結(jié)果表明：接觸熱阻的存在使得蒸發(fā)器殼體與毛細芯間存在溫差。穩(wěn)態(tài)運行時,存在最佳導熱系數(shù)分布范圍使得總熱漏量最低。毛細芯越厚其熱阻越大,較厚的毛細芯一定程度上抑制了其背向熱漏。具有差異導熱系數(shù)毛細芯的LHP的穩(wěn)定運行溫度、系統(tǒng)熱阻均低于具有定導熱系數(shù)毛細芯的LHP,差異導熱系數(shù)有效減少了芯體及壁面熱漏,使更多的熱量被用于工質(zhì)的蒸發(fā)。當前差異導熱系數(shù)毛細芯的配置優(yōu)化了蒸發(fā)器內(nèi)部的溫度及熱流分布。3、自主設計研制了兩套LHP,搭建綜合測試平臺,對具有定導熱系數(shù)純鎳基毛細芯的LHP和具有差異導熱系數(shù)鎳銅基復合毛細芯的LHP進行對比實驗。實驗發(fā)現(xiàn)：小功率下蒸發(fā)器漏熱影響顯著,相同條件下具有差異導熱系數(shù)的鎳銅基復合芯的LHP,其啟動時間及穩(wěn)定運行溫度均優(yōu)于純鎳基定導熱系數(shù)毛細芯LHP。兩套LHP在冷凝器進口處均出現(xiàn)溫度波動現(xiàn)象,但差異導熱系數(shù)毛細芯改善了工質(zhì)的循環(huán)流動及傳熱特性,使其溫度波幅明顯小于具有定導熱系數(shù)毛細芯的LHP。
【關鍵詞】：環(huán)路熱管 毛細芯 差異導熱系數(shù) 模擬分析 熱泄漏
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK172.4
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 環(huán)路熱管簡介13-14
• 1.2 環(huán)路熱管結(jié)構(gòu)及工作原理14-16
• 1.3 環(huán)路熱管研究及應用現(xiàn)狀16-23
• 1.3.1 LHP的實驗研究17-19
• 1.3.2 LHP的模擬研究19-20
• 1.3.3 LHP毛細芯的研究20-22
• 1.3.4 LHP的應用現(xiàn)狀22-23
• 1.4 本課題研究動機及內(nèi)容23-26
• 第二章 毛細芯導熱系數(shù)分布的影響規(guī)律26-40
• 2.1 模擬平臺的選取27
• 2.2 三維模型的構(gòu)建27-28
• 2.3 網(wǎng)格劃分28-29
• 2.4 邊界條件的設定及模型求解29-31
• 2.5 導熱系數(shù)對毛細芯的影響規(guī)律31-35
• 2.5.1 毛細芯溫度分布規(guī)律31-33
• 2.5.2 毛細芯熱流密度分布規(guī)律33-35
• 2.6 變導熱系數(shù)對毛細芯的影響規(guī)律35-38
• 2.6.1 溫度對比分析36-37
• 2.6.2 熱流密度對比分析37-38
• 2.7 本章小結(jié)38-40
• 第三章 差異導熱系數(shù)毛細芯環(huán)路熱管的模擬分析40-72
• 3.1 環(huán)路熱管系統(tǒng)能量分析40-44
• 3.2 環(huán)路熱管單相區(qū)壓降及傳熱分析44-45
• 3.3 環(huán)路熱管兩相區(qū)壓降及傳熱分析45-47
• 3.4 環(huán)路熱管毛細芯穩(wěn)態(tài)數(shù)學物理模型47-54
• 3.4.1 定導系數(shù)毛細芯的壓降及傳熱分析47-51
• 3.4.2 差異系數(shù)毛細芯的壓降及傳熱分析51-54
• 3.5 求解程序的說明54-56
• 3.6 模擬參數(shù)的設定56
• 3.7 求解流程56-60
• 3.8 模擬的基礎性驗證60-66
• 3.8.1 變功率對LHP運行特性的影響60-62
• 3.8.2 毛細芯厚度對LHP運行特性的影響62-63
• 3.8.3 有效導熱系數(shù)對LHP運行特性的影響63-66
• 3.9 差異導熱系數(shù)毛細芯對LHP的影響規(guī)律66-70
• 3.9.1 溫度對比分析66-68
• 3.9.2 熱流對比分析68-70
• 3.10 本章小結(jié)70-72
• 第四章 差異導熱系數(shù)毛細芯環(huán)路熱管啟動實驗研究72-86
• 4.1 環(huán)路熱管的設計與制作72-78
• 4.1.1 毛細芯的制備72-75
• 4.1.2 LHP的設計加工75-78
• 4.2 環(huán)路熱管實驗臺的搭建78-80
• 4.3 環(huán)路熱管的啟動性能研究80-85
• 4.3.1 純鎳基定導熱系數(shù)毛細芯LHP啟動特性分析80-82
• 4.3.2 鎳銅基差異導熱系數(shù)毛細芯LHP啟動特性分析82-83
• 4.3.3 LHP小功率啟動溫度波動分析83-85
• 4.4 本章小結(jié)85-86
• 第五章 結(jié)論與展望86-90
• 參考文獻90-94
• 致謝94-96
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文及所獲榮譽96-97
• 附件97

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本文編號：548268