本文關(guān)鍵詞：小型平板式環(huán)路熱管的實(shí)驗(yàn)研究及蒸發(fā)器內(nèi)部介觀模擬

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【摘要】：環(huán)路熱管(Loop Heat Pipe, LHP)是一種利用工質(zhì)相變傳遞熱量的高效被動散熱裝置,具有傳熱能力強(qiáng)、傳熱熱阻低、傳輸距離長、等溫性好、無運(yùn)動部件等優(yōu)點(diǎn),在高熱流密度電子器件散熱和航天器熱控等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文首先介紹LHP的工作原理與工作特性,并分析蒸發(fā)器內(nèi)的傳熱過程,闡述“背向?qū)帷焙汀皞?cè)壁導(dǎo)熱”造成的熱漏對系統(tǒng)運(yùn)行的影響。為了減少“側(cè)壁導(dǎo)熱”對系統(tǒng)性能的影響,將蒸發(fā)器從原來的O型圈密封改變?yōu)楹附用芊?系統(tǒng)的運(yùn)行性能得到提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在蒸發(fā)器壁面溫度不超過85℃的條件下,系統(tǒng)最大運(yùn)行熱負(fù)荷從140W提高到240W。 為了降低“側(cè)壁導(dǎo)熱”和改善系統(tǒng)的啟動性能,本文提出一種新型的雙毛細(xì)芯蒸發(fā)器LHP系統(tǒng)。基于此,設(shè)計(jì)蒸發(fā)器分別采用O型圈和焊接密封的兩套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),研究不同充灌率、熱沉溫度、工質(zhì)和重力輔助傾角下的運(yùn)行特征,并對系統(tǒng)的溫度波動現(xiàn)象進(jìn)行機(jī)理分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,雙毛細(xì)芯蒸發(fā)器LHP系統(tǒng)能在10W的低熱負(fù)荷下成功啟動,運(yùn)行中充灌率對系統(tǒng)運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)變有著重要影響。在重力輔助作用下,存在重力控制和毛細(xì)控制兩種運(yùn)行模式。此外,在雙毛細(xì)芯LHP系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中還得到不同于以往系統(tǒng)的溫度分布趨勢。通過實(shí)驗(yàn)分析得出,蒸發(fā)器背面毛細(xì)芯對系統(tǒng)運(yùn)行的影響與加載的熱負(fù)荷大小以及熱負(fù)荷的加載方式有關(guān)。 為了解決多熱源的散熱問題,本文還設(shè)計(jì)和研制出一套并聯(lián)式雙蒸發(fā)器LHP系統(tǒng),對其啟動、變熱負(fù)荷以及熱分享等性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。系統(tǒng)在兩個(gè)蒸發(fā)器均施加熱負(fù)荷的工況下,都能啟動成功,并能在低熱負(fù)荷下由波動運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒�(wěn)運(yùn)行。高低熱負(fù)荷搭配啟動運(yùn)行也展現(xiàn)出并聯(lián)雙蒸發(fā)器LHP系統(tǒng)的優(yōu)勢。增加系統(tǒng)的充灌率,能夠改善系統(tǒng)的啟動性能。系統(tǒng)內(nèi)回流液的流向影響著系統(tǒng)的熱分享性能。 本文通過實(shí)驗(yàn)燒結(jié)出具有高孔隙率和高滲透率的雙孔徑毛細(xì)芯,應(yīng)用于LHP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)展現(xiàn)出良好的工作性能。采用介觀的格子Boltzmann方法模擬多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部的流動傳熱問題,得到其內(nèi)部的流動細(xì)節(jié),預(yù)測具有多相分布的多孔結(jié)構(gòu)的有效熱導(dǎo)率。并采用格子Boltzmann方法的自由能多相相變模型初步模擬補(bǔ)償腔內(nèi)的氣泡生成和脫離過程,對毛細(xì)芯的設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義,為毛細(xì)芯內(nèi)的蒸發(fā)相變的介觀模擬奠定基礎(chǔ)。 本文改進(jìn)蒸發(fā)器的密封工藝,提出一種雙毛細(xì)芯蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)LHP系統(tǒng)和一種并聯(lián)雙蒸發(fā)器LHP系統(tǒng),從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對平板型LHP的啟動和運(yùn)行特性進(jìn)行深入研究,分析蒸發(fā)器密封工藝、充灌率、熱沉溫度、工質(zhì)和重力傾角等對系統(tǒng)啟動和運(yùn)行性能的影響，研究結(jié)果對平板型LHP的實(shí)際應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：環(huán)路熱管 平板型蒸發(fā)器 雙孔徑毛細(xì)芯 雙毛細(xì)芯蒸發(fā)器 熱漏 溫度波動 格子Boltzmann方法
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK172.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-12
• 主要符號說明12-14
• 1 緒論14-37
• 1.1 課題背景14
• 1.2 熱管14-15
• 1.3 LHP簡介15-17
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-26
• 1.5 LHP的格子Boltzmann模擬26-29
• 1.6 LHP工作原理及特性29-36
• 1.7 本文工作簡介36-37
• 2 LHP蒸發(fā)器不同密封方式及其對系統(tǒng)性能影響的實(shí)驗(yàn)研究37-56
• 2.1 引言37
• 2.2 蒸發(fā)器密封工藝37
• 2.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)37-42
• 2.4 不同蒸發(fā)器密封方式的LHP性能實(shí)驗(yàn)研究42-55
• 2.5 本章小結(jié)55-56
• 3 雙毛細(xì)芯蒸發(fā)器LHP的研制及性能研究56-84
• 3.1 引言56
• 3.2 雙毛細(xì)芯LHP系統(tǒng)的工作原理56-57
• 3.3 雙毛細(xì)芯LHP Ⅰ系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究57-71
• 3.4 改進(jìn)的雙毛細(xì)芯LHP Ⅱ系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究71-83
• 3.5 本章小結(jié)83-84
• 4 雙蒸發(fā)器LHP系統(tǒng)研制及性能研究84-99
• 4.1 引言84
• 4.2 雙蒸發(fā)器LHP系統(tǒng)設(shè)計(jì)84-85
• 4.3 雙蒸發(fā)器LHP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)85-86
• 4.4 雙蒸發(fā)器LHP的啟動特性86-94
• 4.5 變負(fù)荷運(yùn)行特性94-97
• 4.6 雙蒸發(fā)器LHP系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)總結(jié)97
• 4.7 本章小結(jié)97-99
• 5 蒸發(fā)器毛細(xì)芯的研制及其內(nèi)部熱質(zhì)輸運(yùn)特性模擬99-121
• 5.1 引言99
• 5.2 雙孔徑毛細(xì)芯工作原理99-100
• 5.3 雙孔徑毛細(xì)芯研制100-103
• 5.4 毛細(xì)芯內(nèi)部熱質(zhì)傳輸模擬方法簡介103-110
• 5.5 毛細(xì)芯內(nèi)流動傳熱的介觀模擬110-120
• 5.6 本章小結(jié)120-121
• 6 LHP蒸發(fā)器補(bǔ)償腔內(nèi)氣泡生長脫離的介觀模擬121-137
• 6.1 引言121
• 6.2 LBM相變模型簡介121-129
• 6.3 補(bǔ)償腔內(nèi)氣泡的介觀模擬129-136
• 6.4 本章小結(jié)136-137
• 7 結(jié)論與展望137-140
• 7.1 全文工作總結(jié)137-138
• 7.2 今后工作展望138-140
• 致謝140-142
• 參考文獻(xiàn)142-155
• 附錄一 攻讀博士期間發(fā)表的論文155-156
• 附錄二 攻讀博士期間參加的會議及申請的專利156

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本文編號：710575