本文關(guān)鍵詞：非共沸混合工質(zhì)脈動(dòng)熱管啟動(dòng)及運(yùn)行特性研究

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【摘要】：脈動(dòng)熱管已被證明是傳熱性能優(yōu)異的傳熱元件,通過對板式脈動(dòng)熱管槽道的合理設(shè)計(jì)及加工使其達(dá)到小型化、緊湊化,將能滿足在更小空間領(lǐng)域的高效應(yīng)用。目前,工質(zhì)受到啟動(dòng)溫度高,傳熱極限低影響,熱管產(chǎn)品的應(yīng)用受到限制,為解決此問題,提出了非共沸混合工質(zhì),并將其應(yīng)用于脈動(dòng)熱管。本文采用不同配比的水和HFE-7100為工質(zhì),對板式脈動(dòng)熱管進(jìn)行可視化及運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)研究,并嘗試用VOF模擬了水的流型特點(diǎn)。通過可視化實(shí)驗(yàn)觀察工質(zhì)在不同工況下管內(nèi)氣塞、液塞流型變化;通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析不同加熱功率、不同混合比例下脈動(dòng)熱管的啟動(dòng)特點(diǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行階段的傳熱性能;利用數(shù)值分析的方法,對一元流體脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)流型進(jìn)行了初步模擬。主要結(jié)果結(jié)論如下:(1)可視化實(shí)驗(yàn)。工質(zhì)存在不同流型,包括泡狀流、塞狀流、環(huán)狀流和混合流;低加熱功率下加入HFE-7100后,與單一工質(zhì)相比更易啟動(dòng);加入一定比例的HFE-7100后,在穩(wěn)定運(yùn)行階段氣-液柱分布密度加密,震動(dòng)幅度和頻率加大。(2)啟動(dòng)特性。板式脈動(dòng)熱管存在不同類型的啟動(dòng)方式,加熱功率過高,則會(huì)形成平穩(wěn)過渡型的啟動(dòng)特點(diǎn),對于適中加熱功率,表現(xiàn)為溫度突變型的啟動(dòng)特點(diǎn)。在較小的加熱功率下,較小比例的HFE-7100,可以促進(jìn)工質(zhì)啟動(dòng),比例過大或是純水,則不會(huì)啟動(dòng);當(dāng)加熱功率達(dá)到啟動(dòng)功率時(shí),適度比例的HFE-7100會(huì)降低啟動(dòng)時(shí)間,而且啟動(dòng)點(diǎn)的溫度相對較低;當(dāng)加熱功率過大時(shí),加入HFE-7100后與純工質(zhì)相比,啟動(dòng)差異不明顯。(3)穩(wěn)定運(yùn)行特性。工質(zhì)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段,配有一定比例的HFE-7100,使得工質(zhì)震蕩相對較劇烈,工質(zhì)形成單向循環(huán),有利于脈動(dòng)熱管的傳熱;在較大的功率下,HFE-7100含氣率過大,蒸發(fā)段接近燒干狀態(tài),惡化了熱管的傳熱效果,相比于HFE-7100,汽化潛熱更大的水在高加熱功率的條件下,體現(xiàn)出了更加穩(wěn)定的性能,即在HFE-7100中加入水,有利于提高其傳熱極限。(4)數(shù)值模擬。采用VOF模型,嘗試多種工況下的模擬發(fā)現(xiàn):工質(zhì)啟動(dòng)都是從氣液交界面開始變化;不同工況下,有穩(wěn)定的形成氣泡并做單向循環(huán)流型,絕熱段往復(fù)震蕩流型,無氣泡、直接氣化的單向循環(huán)等流型特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：板式脈動(dòng)熱管 非共沸混合工質(zhì) 可視化實(shí)驗(yàn) 啟動(dòng)性能 穩(wěn)定運(yùn)行性能 VOF
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-22
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 脈動(dòng)熱管傳熱機(jī)理9-14
• 1.2.1 脈動(dòng)熱管的工作機(jī)理及分類9-11
• 1.2.2 脈動(dòng)熱管的特點(diǎn)11-14
• 1.3 脈動(dòng)熱管的研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3.1 脈動(dòng)熱管實(shí)驗(yàn)研究14-16
• 1.3.2 脈動(dòng)熱管理論研究16-18
• 1.3.3 工質(zhì)研究現(xiàn)狀、非共沸混合工質(zhì)的提出18-20
• 1.4 本文所開展工作20-22
• 第2章 可視化脈動(dòng)熱管實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)22-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)22-27
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)22-23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)方案23-24
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)裝置24-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)步驟27-30
• 2.3 結(jié)果處理30-32
• 2.4 誤差分析32-33
• 第3章 可視化實(shí)驗(yàn)33-43
• 3.1 脈動(dòng)熱管工質(zhì)主要流型介紹33-35
• 3.2 板式脈動(dòng)熱管各階段流型變化規(guī)律35-42
• 3.2.1 充液階段35-36
• 3.2.2 啟動(dòng)階段36-38
• 3.2.3 穩(wěn)定運(yùn)行階段38-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第4章 板式脈動(dòng)熱管運(yùn)行特性研究43-69
• 4.1 啟動(dòng)特性分析43-56
• 4.1.1 啟動(dòng)形式43-46
• 4.1.2 加熱功率對啟動(dòng)的影響46-53
• 4.1.3 混合比例對啟動(dòng)的影響53-56
• 4.2 穩(wěn)定運(yùn)行特性56-67
• 4.2.1 加熱功率對傳熱性能影響57-61
• 4.2.2 混合比例對傳熱性能影響61-67
• 4.3 本章小結(jié)67-69
• 第5章 脈動(dòng)熱管工質(zhì)流型數(shù)值模擬69-82
• 5.1 模擬介紹69-70
• 5.1.1 多項(xiàng)流模型69
• 5.1.2 模型選擇69-70
• 5.1.3 模擬步驟70
• 5.2 物理模型70-71
• 5.3 數(shù)學(xué)模型71-73
• 5.3.1 連續(xù)表面張力模型71
• 5.3.2 控制方程71-73
• 5.4 模擬參數(shù)設(shè)置與數(shù)值模擬結(jié)果分析73-80
• 5.4.1 模擬參數(shù)設(shè)置73-74
• 5.4.2 模擬結(jié)果分析74-80
• 5.5 本章小結(jié)80-82
• 第6章 結(jié)論與展望82-84
• 6.1 結(jié)論82-83
• 6.2 后續(xù)工作展望83-84
• 致謝84-85
• 碩士期間公開發(fā)表論文85-86
• 參考文獻(xiàn)86-89

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