本文關鍵詞：脈動熱管的傳熱特性研究及其應用

  更多相關文章： 熱管 流型 相變 傳熱 脈動

【摘要】：脈動熱管是一種依靠內部復雜氣液兩相脈動相變傳熱實現(xiàn)熱量輸運的新型高效傳熱器件,具有結構簡單、傳熱性能好、環(huán)境適應性強等優(yōu)點,尤其是可實現(xiàn)逆重力條件下長距離無泵能量輸運的獨特優(yōu)點,使得其在電子元器件散熱、工業(yè)余熱利用等領域有著重要的應用前景。目前,脈動熱管內復雜的氣液兩相蒸發(fā)-冷凝相變傳熱傳質規(guī)律及其內在機理還沒有得到充分揭示,特別是通道尺度對氣液兩相脈動流動行為和傳熱特性的影響尚不清晰。而且,逆重力條件下脈動熱管的啟動及傳熱性能還有待深入研究。另外,利用脈動熱管實現(xiàn)熱量逆重力長距離無泵輸運的應用研究亦較為匱乏。為此,本文開展了脈動熱管的氣液兩相脈動流動可視化、逆重力傳熱特性和煙氣余熱儲能等三方面的實驗研究。為深入認識脈動熱管氣液相變傳熱機理與兩相流動力學行為,本文設計并搭建了脈動熱管氣液兩相相變傳熱的可視化實驗平臺,研究了管徑對脈動熱管流型演化、運行模式及傳熱性能的影響。研究結果表明：脈動熱管內工質流動主要有泡狀流、塞狀流和環(huán)狀流三種流型。隨著管徑的減小,蒸發(fā)段的氣塞由以眾多微小氣泡的合并發(fā)展為主轉變?yōu)橐揽繂蝹�氣泡的膨脹長大為主,冷凝段的氣塞則更容易出現(xiàn)變形和斷裂的現(xiàn)象。脈動熱管內工質主要存在脈動運行、短暫循環(huán)運行、變向循環(huán)運行和定向循環(huán)運行四種運行模式,運行模式直接決定了脈動熱管各工作段的壁溫脈動特征。在低加熱功率下,脈動熱管往往處于小幅脈動運行狀態(tài),而高加熱功率則往往處于定向循環(huán)運行狀態(tài)。管徑適中的脈動熱管具有更大的脈動幅度、更高的脈動頻率和較好的傳熱性能。為驗證脈動熱管可實現(xiàn)逆重力氣液相變傳熱的獨特優(yōu)點,本文設計搭建了銅制脈動熱管氣液相變傳熱性能測試實驗臺,比較了水平、順重力、逆重力條件下脈動熱管的傳熱性能,并分析了充液率、彎頭數(shù)、熱管高度對逆重力條件下脈動熱管傳熱性能影響。研究結果表明：逆重力條件下,脈動熱管主要是漸進式啟動,彎頭數(shù)的增加有利于脈動熱管逆重力啟動,并且工作性能愈趨穩(wěn)定。本實驗中,逆重力條件下脈動熱管的最佳充液率在70%左右,充液率低于50%難以實現(xiàn)脈動熱管的正常工作。增加脈動熱管高度會降低脈動熱管性能和傳熱極限。在相同熱負荷下,水平條件下脈動熱管的整體傳熱性能優(yōu)于逆重力條件,但劣于順重力條件。隨著熱負荷的增加,水平、逆重力和順重力這三者整體傳熱性能的差異逐漸減少,這意味著重力的影響作用削弱。為驗證脈動熱管在南極科考支撐平臺的排煙余熱利用的可行性,本文設計搭建了一套應用脈動熱管的煙氣余熱儲能實驗臺。實驗中,由石英玻璃管加熱空氣模擬柴油發(fā)電機的煙氣,通過脈動熱管將煙氣余熱輸運至位于下部儲油箱中的燃油。實驗結果表明：脈動熱管能夠在逆重力條件下有效傳輸熱量,實現(xiàn)逆重力條件下煙氣余熱儲能。這意味著采用脈動熱管利用柴油發(fā)電機煙氣余熱能實現(xiàn)極地科考支撐平臺儲油箱的防凍保溫。
【關鍵詞】：熱管 流型 相變 傳熱 脈動
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK172.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 符號說明7-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 論文研究背景及意義10-11
• 1.2 脈動熱管概述11-13
• 1.2.1 脈動熱管工作原理及基本結構11-12
• 1.2.2 脈動熱管的特點12-13
• 1.3 脈動熱管的國內外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.3.1 脈動熱管可視化實驗研究13-15
• 1.3.2 脈動熱管傳熱性能研究15-16
• 1.3.3 脈動熱管的理論分析16-17
• 1.3.4 脈動熱管技術應用研究17-19
• 1.4 本論文的研究內容19-20
• 1.5 本章小結20-21
• 第二章 脈動熱管內氣液兩相流動與傳熱的可視化實驗研究21-40
• 2.1 實驗系統(tǒng)及方法21-27
• 2.1.1 可視化脈動熱管21-23
• 2.1.2 加熱系統(tǒng)23-24
• 2.1.3 圖像拍攝系統(tǒng)24
• 2.1.4 數(shù)據測量及采集系統(tǒng)24-25
• 2.1.5 實驗方法及步驟25-27
• 2.1.6 誤差分析27
• 2.2 實驗結果與討論27-38
• 2.2.1 脈動熱管內主要流型分析27-29
• 2.2.2 氣液兩相流型的產生與演化29-33
• 2.2.2.1 蒸發(fā)段的沸騰及氣塞的形成29-30
• 2.2.2.2 氣泡/氣塞的聚合、冷凝和斷裂現(xiàn)象30-32
• 2.2.2.3 定向循環(huán)狀態(tài)下相鄰平行管內的流型交替現(xiàn)象32-33
• 2.2.3 脈動熱管準穩(wěn)定運行狀態(tài)分析33-36
• 2.2.4 不同管徑內的氣泡脈動狀況36-38
• 2.3 本章小結38-40
• 第三章 逆重力條件下脈動熱管傳熱特性的實驗研究40-56
• 3.1 實驗系統(tǒng)與方法40-47
• 3.1.1 實驗系統(tǒng)40-44
• 3.1.2 脈動熱管實驗方法和步驟44-45
• 3.1.3 實驗數(shù)據整理及誤差分析45-47
• 3.1.3.1 實驗數(shù)據處理45-46
• 3.1.3.2 誤差分析46-47
• 3.2 實驗結果與討論47-55
• 3.2.1 啟動階段48
• 3.2.2 重力的影響48-50
• 3.2.3 彎頭的影響50-52
• 3.2.4 充液率的影響52-53
• 3.2.5 高度的影響53-55
• 3.3 本章小結55-56
• 第四章 脈動熱管的煙氣余熱儲能應用研究56-63
• 4.1 實驗系統(tǒng)與方法56-60
• 4.1.1 實驗系統(tǒng)56-59
• 4.1.2 實驗方法和步驟59-60
• 4.2 實驗結果與討論60-62
• 4.3 本章小結62-63
• 第五章 結論與展望63-65
• 5.1 結論63-64
• 5.2 創(chuàng)新點64
• 5.3 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-71
• 攻讀碩士學位期間取得的主要學術成果71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前5條

1 屈健;吳慧英;唐慧敏;;微小型振蕩熱管的流動可視化實驗[J];航空動力學報;2009年04期

2 曹小林,周晉,晏剛;脈動熱管的結構改進及其傳熱特性的實驗研究[J];工程熱物理學報;2004年05期

3 崔曉鈺,翁建華,M.GROLL;基于神經網絡的振蕩熱管傳熱性能建模[J];化工學報;2003年09期

4 姚壽廣,馬哲樹,羅林,陳如冰;電子電器設備中高效熱管散熱技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J];華東船舶工業(yè)學院學報(自然科學版);2003年04期

5 楊蔚原,張正芳,馬同澤;脈動熱管運行的可視化實驗研究[J];工程熱物理學報;2001年S1期

，

本文編號：715243