新型高效传热元件—热管

热管是一种新型高效传热元件,它能在极小的温降下传导大量的热能,近似于热的超导体。这项新技术一问世,便被迅速地应用于宇航、国防和民用工业许多部门。我国自七十年代开始研制热管,中国科学院力学研究所和重庆大学都分别研制出各种类型的热管样品,并开始试用。北京第二开关厂职工,在党中央关于召开全国科学大会通知的鼓舞下,发扬敢想敢干的革命精神,在有关领导部门和厂党支部领导与支持下,在中国科学院力学研究所的大力邦助     

新型微型平板热管的传热性能

对一种新型微型平板热管的传热性能进行了试验研究,分析了热管的充液率、倾角等对其传热性能的影响．研究结果表明,充液率直接影响热管的传热性能,热管的最佳充液率为30％左右,且重力对热管的性能的提高有辅助作用．     

新型重力热管换热器传热性能的实验研究

基于常规重力热管换热器难以安装翅片结构以强化管外换热,提出一种新型结构形式的重力热管换热器,该热管由一些并排的矩形通道而不是通常的圆管组成。并建立实验测试平台,进行一系列对比实验,重点分析加热功率、工质充液率、倾角及冷凝段风速对其运行热阻的影响。研究结果表明:加热功率对热管的运行性能有重要影响;当工质充液率约为20%时,热管换热器具有最小运行热阻;在最佳充液率为20%和加热功率为360 W时,运行热阻随倾角的增加有减小趋势,但当加热功率较大时,倾角对热管换热器的运行热阻影响不大;随着冷凝端风速的增加,热管换热器的运行热阻不断减小。     

新型重力热管换热器传热特性的数值模拟

提出新型结构形式的重力热管换热器,通过合理简化,建立单根竖直管道的稳态传热物理模型,分别对冷凝段、绝热段和蒸发段建立相应的稳态传热数学模型,应用等热流密度边界条件并通过工程方程求解器(EES)进行了数值计算.计算结果表明:运行热阻计算值总体波动不大,计算结果不能很好地反应充液率对运行热阻的影响;液膜厚度随加热功率增大而增加;液池高度随充液率的增加而增加;充液率较小时,较低加热功率对应的液池高度大于较高加热功率对应的液池高度,充液率较大时,小加热功率对应的液池高度反而低于大加热功率对应的液池高度.     

新型径向平板热管传热性能的实验研究

提出了一种能够代替金属基板，并能与大功率模块一体化设计的新型径向平板热管结构．相对于金属基板，该热管基板的优势在于利用两相沸腾换热对功率模块内的集中热源进行扩散，因此其热扩散能力大大高于以导热热扩散的金属基板，从而能够提高模块的功率密度．对径向平板热管进行了稳态和瞬态传热性能实验，并与铜基板的实验结果进行了对比．结果表明：与铜基板相比，径向平板热管具有更高的热扩散能力，可降低模块的结壳热阻；热管冷凝面具有良好的等温性，当芯片功率密度为176W／cm^2时，热管冷凝面的温差在3℃以内；热管模块启动过程中芯片达到相同温度需要的时间长，有利于克服功率“飙升”和提高功率器件抗热冲击的性能．     

一种新型脉动热管及其传热性能研究

为提高脉动热管的传热性能,本文提出了一种将文丘里管段与脉动热管相结合新型脉动热管,分别将文丘里管段布置在蒸发段、冷凝段、绝热段,利用文丘里效应促进脉动热管中工质的循环,并运用Fluent数值模拟中的VOF模型,从压差、温度等因素,研究了新型闭环脉动热管（CLPHP）的传热性能。结果表明：在相同的热流密度下,文丘里脉动热管的启动时间均比普通脉动热管启动时间短,其中3号(文丘里管段位于蒸发段)脉动热管启动时间最短;在小输入热流密度下,由于文丘里脉动热管能维持较长时间的小幅振荡,使其热阻均小于普通脉动热管,在32238 W/m2时,3号脉动热管换热性能最佳。在输入热流密度大于32238 W/m2以后,文丘里脉动热管的热阻均大于普通脉动热管热阻。新型脉动热管的传热性能的研究为小输入热流密度脉动热管的优化设计提供了新思路,为工程应用提供了设计依据。     

热管的传热极限与热管尺寸的优化设计

本文通过分析热管在传热过程中的最大传热极限及相关因素，探讨了在工质确定情况下热管的传热限与热管尺寸的关系，给出了热管最佳尺寸的设计计算方法，以保证热管达到最大的传热能力。     

大倾角下新型热管冷板传热性能的试验研究

针对在受限空间内工作的行波管阵列所面临的多热源、高热流密度、高散热功率冷却问题,研制了一种新型热管冷板.在自行设计建立的试验台上,对新型热管冷板在大倾角下(60°≤θ≤90°)工作时的传热性能进行了系统的试验研究.试验结果表明,在不同加热总功率P(1600—4000W)和不同冷却水流量Q(100—400L/h)下,热管冷板均能在3—15m in内正常起动.除了P=1600W、Q>300L/h情况下的冷板均温性不能符合行波管冷却要求外,其余试验工况下冷板壁面的最大温差ΔTmax<10℃,冷板壁面的最高温度ΔTmax<70℃,热管冷板的总热阻<0.01℃/W,表明新型热管冷板具有优异的均温高效传热性能.为了有效地发挥新型热管冷板的均温高效散热性能,必须保证其在匹配的冷凝段冷却条件和蒸发段加热条件下工作.在试验的倾角范围内,随着倾角的增大,热阻单调递增;冷却水流量增大或加热功率增加时,热管冷板的换热增强,热阻减小.     

关于分离式热管换热元件

本文总结了应用分离式热管元件的实践,指出了这种换热元件的特点,文中给出了分离式热管元件解决一般换热与特殊换热问题中的作用,并与其他种换热元件进行了对比,本文首先指出了分离式热管元件内部极限的性质,并在理论上予以论述,实践上加以证实,开辟了研究分离式热管的途径。     

脉动热管的传热极限特性

以蒸馏水和丙酮为工质,对多种工况下脉动热管的传热极限进行了实验研究．在分析脉动热管加热段和冷却段温度变化的基础上,归纳出了整体干涸型和局部干涠型2种传热极限的表现形式;分析了其产生机理：干涸导致传热极限的产生,再湿润引起传热极限表现形式不同．研究还发现,传热极限随着倾角、充液率的增加而增大;在倾角为0°时,热管工质为水时的传热极限低于工质为丙酮时的传热极限,在60°时,前者的传热极限却高于后者．     

接力式重力热管的传热性能

针对稠油开采等过程中使用的单支超长重力热管由于结构所限存在的可靠性极低的问题,提出了接力式重力热管系统的概念,并模拟稠油开采环境条件对接力式重力热管系统的传热性能进行了试验研究,以验证接力传热的可行性。结果表明,接力式重力热管系统能完成热量的接力传递,其总体传热性能弱于单支超长热管,但弥补了单支超长热管可靠性极低的不足。     

新型液线毛细芯环路热管启动及传热性能

为了解决传统环路热管(loop heat pipe,LHP)低负荷下启动难,运行不稳定的问题,设计了一种无储液室,且带有液线毛细芯的新型环路热管,对比分析了其与传统结构环路热管的启动及传热性能,还测试分析了该新型环路热管在变工况和重力辅助条件下的运行性能.结果表明:环境温度25℃,热沉温度20℃时,新型液线毛细芯环路热...     

新型节能墙体的动态传热反应系数法分析

利用有限差分法求解新型节能墙体砌块三维温度场的热阻，使得计算结果准确地反映了墙体砌块的静态热工性能，用不稳定传热理论和计算机模拟分析了空心墙体砌体，通过比较当量密度法和当量厚度法，确定了传热反应系数项数的确定值，进一步完善了传热反系数法，为此理论在空心墙体愉的实际应用创造了更好的条件。     

脉动热管强化传热技术研究进展

脉动热管作为一种高效的换热设备,以其独特的优势有望应用于能源及化工设备的强化换热领域。首先综述了热管结构和工质对脉动热管强化换热的影响,其次整理了脉动热管理论研究和数值模拟的最近研究进展,最后给出了当前亟需解决的关键问题,为脉动热管技术后续研究提供了借鉴思路和方向。     

家用型煤热管热水锅炉的研制及热管传热性能分析

针对目前在民用建筑供暖改造中,外网改造费用昂贵,集中供热费用高的问题,自行设计、研制了一种应用热管技术,实现高效、低污染的节能型家用型煤热管热水锅炉,同时给出了热管其热传递过程中各环节热阻的数学模型,并对热管传热性进行了分析。     

径向热管传热机理实验研究

搭建实验平台,研究径向热管传热机理；根据能量平衡和传热学基本原理,采用等效导热系数法,利用Matlab6.5软件,对实验数据进行多项式回归,得出等效导热系数λeff与充液率R的拟合公式λeff=1 586.1+47.3R-0.5R2.以等效导热系数为评价指标,分析不同充液率下热管的传热效果.研究结果表明:在低热流密度下,充液率越高,传热系数就越大；在高热流密度下,随着充液率的增大,传热系数增大到一定程度后开始下降；在实验条件下,径向热管的最佳充液率为40％～55％.     

小型平板热管传热实验研究

研究用于电子器件高效冷却的小型平板热管（简称为热板）的传热机理,提出热板设计方案;采用粉末冶金的方法在热板蒸发的热板蒸发端烧结毛细多孔层,强化了工质的沸腾换热过程;对热板进行了传热稳态和瞬态性能测试,分析工质充装量、毛细多孔层厚度、热板工作方式等因素对热板传热性能的影响。     

热管传热特性的物理试验研究

通过自行设计的物理模型试验装置,对人工冷却热管在土体中的传热特性进行了模拟试验,得到了冷凝温度控制为-20℃和-10℃条件下热管管壁温度,土体温度以及土体冻结速率等变化及特性。     

不同工质振荡热管的传热性能

为了解不同工质回路振荡热管运行和传热机理及规律,进行了风冷弯曲封闭循环振荡热管的实验,测定了R123、乙醇和水3种不同工质在振荡热管中不同充注量及不同加热功率下的热阻.结果发现,振荡热管的激励和传热特性与工质的物性包括饱和温度、比热容、汽化潜热及饱和温度下压力随温度的变化率有关,且不同物性在不同工况下作用大小不同,这决定了热管发生振荡的难易和发生振荡后热阻性能的变化.     

传热与节能

本文对近年来国外化工行业一些有关节能与传热方面的资料进行了综合评述,并提出了为了提高我国节能技术水平,有计划地深入开展化工行业节能工作,除了对现有工厂一些明显不合理能量浪费应加以防止或回收之外,还应对化工厂中热电联合生产,热电最佳平衡,充分利用化学反应放出热最和工厂低位热能,采用节能的分离方法与流程等问题进行调查和研究.本文从各方面讨论了如何降低蒸馏与蒸发等过程热能消耗的途经,其中包括了多效流程和热泵流程.要有效地实现这些流程必须研究高效能的低温差换热器.本文还从其他方面论证了强化传热对节能技术发展的重要性.由于节能工作的需要,国外近十年来在强化传热方面的研究得到了重视和发展.