發(fā)布時(shí)間：2017-10-08 03:22

  本文關(guān)鍵詞：大充液率環(huán)路熱虹吸管傳熱特性研究

  更多相關(guān)文章： 充液率 環(huán)路熱虹吸管 高熱流密度 兩相流 傳熱

【摘要】：大充液率環(huán)路熱虹吸管以液相傳熱占主導(dǎo)、汽相加速液相環(huán)流的傳熱方式使其具有比單相環(huán)路熱虹吸管更強(qiáng)的傳熱能力,而且在加熱段處加熱面與工質(zhì)通過對(duì)流散熱進(jìn)行換熱,比傳統(tǒng)兩相環(huán)路熱虹吸管有更好的高熱流密度散熱能力。本文通過實(shí)驗(yàn)及理論方法對(duì)大充液率環(huán)路熱虹吸管的傳熱特性及傳熱機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的研究工作,包括探索性實(shí)驗(yàn)、可視化實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)以及理論分析。探索性實(shí)驗(yàn)主要研究大充液率環(huán)路熱虹吸管在不同加熱功率下的傳熱特點(diǎn)與傳熱能力,并與單相環(huán)路熱虹吸管進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)單相環(huán)路熱虹吸管在低于其傳熱極限的任何加熱功率下都可以達(dá)到穩(wěn)態(tài)階段,但是大充液率環(huán)路熱虹吸管需在較高的加熱功率下才能達(dá)到穩(wěn)態(tài),在較低的加熱功率下不能正常地工作。在不同的加熱功率下,大充液率環(huán)路熱虹吸管呈現(xiàn)了三種不同的傳熱模式,依次是加熱段附近的自然對(duì)流、周期性地產(chǎn)生汽泡、連續(xù)產(chǎn)生汽泡。在穩(wěn)態(tài)工作階段,加熱段處能連續(xù)產(chǎn)生汽泡維持管內(nèi)兩相環(huán)流,熱量通過工質(zhì)的顯熱和潛熱在加熱段和冷卻段之間傳遞。可視化實(shí)驗(yàn)是為了研究大充液率環(huán)路熱虹吸管內(nèi)的汽液兩相流動(dòng)特性,特別是汽相在傳熱過程中所起到的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)加熱段處汽泡的產(chǎn)生對(duì)大充液率環(huán)路熱虹吸管的啟動(dòng)有重要意義。汽泡的產(chǎn)生過程可以分為三個(gè)階段：汽泡生成、汽泡紊亂、汽泡穩(wěn)定。在穩(wěn)態(tài)工作階段,汽泡的產(chǎn)生、上升以及冷凝對(duì)維持管內(nèi)的快速環(huán)流起到關(guān)鍵的作用。實(shí)驗(yàn)中測(cè)試到90%充液率的環(huán)路熱虹吸管內(nèi),汽泡上升速度為0.35±0.05 m/s,在汽泡的加速作用下,大充液率環(huán)路熱虹吸管管內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)速度顯著提高。強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證了大充液率環(huán)路熱虹吸管在高熱流密度下的傳熱能力。實(shí)驗(yàn)測(cè)試最高熱流密度達(dá)到160 W/cm2,測(cè)試充液率在0.60至0.95之間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在高熱流密度加熱條件下,大充液率環(huán)路熱虹吸管比傳統(tǒng)兩相環(huán)路熱虹吸管有更強(qiáng)的傳熱能力,而且根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以判斷實(shí)驗(yàn)裝置還可以工作在更高的熱流密度下工作。此外,本文還系統(tǒng)地比較了單相、大充液率、傳統(tǒng)兩相環(huán)路熱虹吸管的傳熱特性及傳熱能力,分析了各自不同的應(yīng)用特點(diǎn)。最后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果建立大充液率環(huán)路熱虹吸管的傳熱模型,并推導(dǎo)管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)勻速與充液率之間的關(guān)系,繼而推導(dǎo)出傳熱能力與充液率之間的關(guān)系。通過將理論分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)：在低功率情況下,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果符合較好,但是在高功率下偏差較大。這是因?yàn)樵诶碚摲治鲋械凸懒似鄠鳠嵩谳^高功率下提高傳熱能力的強(qiáng)度。因此,還需要進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)來研究汽泡產(chǎn)生頻率、汽泡的分布與充液率、加熱功率之間的關(guān)系。本文詳細(xì)地介紹了大充液率環(huán)路熱虹吸管的傳熱機(jī)制,及其在不同加熱功率和充液率下的傳熱特性。通過與單相及傳統(tǒng)兩相環(huán)路熱虹吸管的傳熱性能作對(duì)比,大充液率環(huán)路熱虹吸管更適合在小加熱面積、高熱流密度下工作,這為目前日益突出的電子器件散熱問題提供一種新的解決方法。
【關(guān)鍵詞】：充液率 環(huán)路熱虹吸管 高熱流密度 兩相流 傳熱
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第1章 引言15-35
• 1.1 課題的背景及意義15-16
• 1.2 先進(jìn)傳熱技術(shù)16-21
• 1.2.1 微通道相變冷卻16-17
• 1.2.2 噴霧式冷卻17-18
• 1.2.3 射流冷卻18-20
• 1.2.4 熱管冷卻20-21
• 1.3 熱管簡介21-30
• 1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)熱管23-24
• 1.3.2 旋轉(zhuǎn)熱管24
• 1.3.3 脈動(dòng)熱管24-26
• 1.3.4 熱虹吸管26-30
• 1.4 大充液率環(huán)路熱虹吸管研究現(xiàn)狀30-33
• 1.5 研究目的及內(nèi)容33-35
• 1.5.1 研究目的33
• 1.5.2 研究內(nèi)容33-35
• 第2章 TPCTLL與SPCTL的傳熱性能35-51
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置35-36
• 2.2 工質(zhì)充裝36-37
• 2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容37-39
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果39-48
• 2.4.1 單相環(huán)路熱虹吸管的傳熱特性39-41
• 2.4.2 大充液率環(huán)路熱虹吸管的傳熱特性41-46
• 2.4.3 大充液率環(huán)路熱虹吸管與單相環(huán)路熱虹吸管的比較46-48
• 2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論48-49
• 2.6 本章小結(jié)49-51
• 第3章 可視化實(shí)驗(yàn)研究TPCTLL兩相流動(dòng)51-65
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置51-52
• 3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容52
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-61
• 3.3.1 汽泡生長52-56
• 3.3.2 兩相流型56-61
• 3.4 液相流速計(jì)算61-63
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論63
• 3.6 本章小結(jié)63-65
• 第4章 TPCTLL在高熱流密度下的傳熱特點(diǎn)65-87
• 4.1 實(shí)驗(yàn)裝置65-68
• 4.2 TPCTLL在高熱流密度下的傳熱特點(diǎn)68-77
• 4.2.1 TPCTLL在高熱流密度下的啟動(dòng)階段69-72
• 4.2.2 TPCTLL在高熱流密度下的的穩(wěn)態(tài)階段72-76
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)小結(jié)76-77
• 4.3 三種傳熱機(jī)制的環(huán)路熱虹吸管77-83
• 4.3.1 三種環(huán)路熱虹吸管的傳熱特點(diǎn)78-80
• 4.3.2 高熱流密度下TPCTLL與TPCTLV的傳熱性能比較80-82
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)小結(jié)82-83
• 4.4 TPCTLV到TPCTLL的轉(zhuǎn)變83-86
• 4.5 本章小結(jié)86-87
• 第5章 大充液率環(huán)路熱虹吸管傳熱機(jī)制理論分析87-101
• 5.1 傳熱模型87-89
• 5.2 熱力學(xué)方法分析環(huán)流速度與充液率之間的關(guān)系89-93
• 5.3 數(shù)值模擬方法計(jì)算環(huán)流速度與充液率之間的關(guān)系93-97
• 5.4 理論方法計(jì)算工質(zhì)傳熱溫差與充液率之間的關(guān)系97-100
• 5.5 本章小結(jié)100-101
• 第6章 結(jié)論與展望101-105
• 6.1 本文研究總結(jié)101-102
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)102-103
• 6.3 未來工作展望103-105
• 主要符號(hào)表105-107
• 參考文獻(xiàn)107-119
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文與專利目錄119-121
• 期刊論文119
• 學(xué)術(shù)會(huì)議119-121
• 致謝121-122

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 安翔;;二氧化碳熱管最佳充液率實(shí)驗(yàn)研究[J];煤氣與熱力;2012年06期

2 洪光;張春輝;羅晴;張新銘;;常溫小溫差下的分離式熱管換熱器充液率研究[J];節(jié)能;2011年01期

3 肖章平;蔡欣;張琳;馬志磊;蔡金龍;;充液率及工質(zhì)對(duì)復(fù)合中空熱管傳熱性能的影響[J];化學(xué)工程;2013年12期

4 梁玉輝;李惟毅;史維秀;;傾角及充液率對(duì)并聯(lián)式脈動(dòng)熱管傳熱性能的影響[J];化工學(xué)報(bào);2011年S2期

5 韓亞芳;王磊;張秀平;金蘇敏;史敏;;空調(diào)性能試驗(yàn)裝置用分離組合式空氣熱回收器的試驗(yàn)研究[J];流體機(jī)械;2011年06期

6 王宇;李惟毅;;充液率對(duì)單環(huán)路脈動(dòng)熱管啟動(dòng)運(yùn)行的影響[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年17期

7 湯廣發(fā),劉娣,趙福云,嚴(yán)繼光;分離型熱管充液率運(yùn)行邊界探討[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年01期

8 何中堅(jiān);周宏甫;;不同工質(zhì)溝槽式微熱管傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2010年08期

9 馬玉賢;李涵兵;蔡志宇;賈志絢;;車輛葉片式輔助制動(dòng)裝置性能仿真[J];建筑機(jī)械;2013年09期

10 唐志偉;師明星;韓雅芳;王百林;;分離式熱管換熱器傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2012年07期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉娣;湯廣發(fā);趙福云;嚴(yán)繼光;;分離型熱管充液率臨界值確定新方法[A];全國暖通空調(diào)制冷2004年學(xué)術(shù)文集[C];2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 衛(wèi)鈴佼;大充液率環(huán)路熱虹吸管傳熱特性研究[D];中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所);2015年

2 劉挺;熱虹吸管熱回收裝置傳熱特性及應(yīng)用研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 孫龍;分離式太陽能熱管供暖裝置及充液率研究[D];南京工業(yè)大學(xué);2015年

2 芮偉;板式貯箱內(nèi)在軌液體傳輸和界面現(xiàn)象的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究[D];東北大學(xué);2014年

3 趙紫薇;多尺度微細(xì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化回路熱管傳熱的研究[D];華北電力大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：991708