纤维复合沟槽吸液芯微热管的传热性能实验

为了进一步提高微热管的传热性能,提出了一种新型的纤维复合沟槽毛细吸液芯结构,对外径为8 mm、内部气体通道直径为4.5 mm的纤维复合沟槽的烧结式微热管(GF)进行了实验研究,其中填充纤维的长度分别为2和5mm(对应的微热管分别记作GF2和GF5),并将GF与铜粉复合沟槽微热管(GA)进行对比.结果发现GF的传热性能更好:GF2和GF5吸液芯的平均孔隙率分别可达71.6％和76.3％,并能实现孔隙率的区域化分布;GF2的极限传热功率高达140W以上,输入功率为20 ～ 70W时,蒸发段、冷凝段热阻和总热阻都较低,分别稳定在0.04、0.03和0.07℃/W附近,具有很高的热传导率;输入功率为70W以上时,冷凝段及总热阻都有明显上升趋势,但总热阻仍比GA的低;热管蒸发段温度与蒸发段热阻关系较密切,而总热阻的变化趋势则与冷凝段的基本相同.     

带有疏液盘的V型垂直沟槽管的冷凝传热研究

本文在原来关于垂直降膜冷凝传热研究的基础上,为进一步强化冷凝传热,在V型垂直沟槽管上和光滑管上加装了倾斜式疏液盘,对流体力学与传热过程进行了理论与实验研完。对不同盘间距的沟槽管与光滑管进行了实验,探讨了最佳盘间距的问题。在模型与实验的基础上,提出了带盘沟槽管的冷凝传热计算式。计算与实验均表明,垂直冷凝表面加装疏液盘后,传热膜系数会有显著提高。     

流体纵向流过针翅管传热性能实验研究

对针翅管（包括Sunrod焊接针翅管和整体针翅管）进行了气相和液相传热性能实验研究，试验分别在空气、水和油等介质中进行，得出了流体纵向流过针翅管的流动换热准则关系式。结果表明针翅管具有优良的传热性能和较低的阻力损失。     

对Ⅴ型垂直沟槽管的冷凝传热的进一步分析与最佳P/H值的探讨

本文参照Ｇｒｅｇｏｒｉｇ关于沟槽管冷凝传热的概念和Ｎｕｓｓｅｌｔ的经典分析方法，对前文提出的模型做了改进，提出了新经验计算式。根据冷凝传热膜系数αｍ及传热面积Ａ随Ｐ／Ｈ值（Ｐ为沟槽间距，Ｈ为槽深）变化的特点，提出了“单位温差传热速率”ｋｓ（或称“有效面积传热系数”，ｋｓ＝αｍＡ），用以分析与计算Ｖ型沟槽管冷凝传热的方法，对九种不同Ｐ／Ｈ值的Ｖ型沟槽表面冷凝传热进行了计算与实验研究，证实了Ｖ型沟槽管的最住Ｐ／Ｈ值为２。     

烧结型多孔管在NaCl溶液中的传热与结垢特性

采用强化传热因子、临界循环量和临界结垢浓度等分析方法,研究了烧结型白铜多孔管与白铜光滑管在NaCl溶液中的传热与结垢特性。建立了多孔管在NaCl溶液沸腾传热过程中气泡努塞尔数与气泡雷诺数、普兰特数和溶液浓度之间的关联式。结果表明:与光滑管相比,烧结型多孔管在不同浓度的溶液中都能明显提高其沸腾传热系数,最大可达到3.3倍。NaCl溶液的质量分数只要低于临界结垢质量分数,多孔管都具有抗垢性能。该关联式与实际情况相符,能较好地预测多孔管在NaCl溶液中的传热性能。     

烧结长度对复合型吸液芯热管传热性能的影响

通过采用直径分别为5.5mm及6mm的芯棒制作外径是8mm、烧结层长度分别占总长度的1/3、2/3及1的复合型吸液芯热管(分别命名为GO、GT和GF),对其极限传递功率(MHTP)、蒸发端、冷凝端及总热阻进行比较。研究烧结长度对复合型吸液芯热管传热性能的影响。工质的填充状态有两种:①吸液芯孔隙填满工质;②填充相同工质量。结果发现:两种工质灌注状态对热阻的影响较小,对MHTP的影响较大。芯棒直径5.5mm时,状态①中,GO、GT、GF的MHTP都达100W以上;状态②中,GF则只达到80 W。芯棒直径6mm时,状态①中,GO、GT、GF的MHTP分别为100 W以上、80 W、60W;状态②中,GO、GT、GF的MHTP则分别为80W、100W以上、80W。减少吸液芯烧结层的长度可有效降低热管总热阻,吸液芯厚度相同时,GT或GO总热阻相对GF至少可减少33%。输入功率60~100 W时,同根热管总热阻大小变化0.01℃/W。吸液芯厚度增加0.25mm时,相同烧结长度的热管总热阻大小相差0.01℃/W。两种工质灌注状态都表明烧结层长度对复合热管蒸发段热阻影响较小,主要对冷凝端及总热阻有影响,其中热管冷凝端热阻的变化趋势与总热阻相同。     

凹凸管传热与流阻性能的数值模拟

利用Fluent数值模拟软件，对凹凸管进行了流动和传热的三维数值模拟，得到了管内的流动速度分布及温度分布，并将模拟结果与光滑管的结果进行了对比．结果表明，在相同的流动速度下，凹凸管的阻力系数及传热膜系数都大于光滑管，且阻力系数之比随雷诺数的增大而增大，而传热膜系数之比随雷诺数的增大而减小．在本数值模拟范围内，雷诺数由2757．76增大到13788．79时，阻力系数之比由5．5308增大到8．3663，传热膜系数之比则由2．289减小到1．585．综合评价结果表明，凹凸管的综合性能在低速时能得到明显改善，说明凹凸管特别适合低速流时的强化传热。     

倾角对管外沸腾传热性能影响的实验研究

用9种不同规格的试验管,在大气压力下的饱和水及乙醇中进行了系统的实验。结果表明,安装角对管外池沸腾传热性能有明显的影响。倾角增加,汽泡扰动加剧,沸腾换热强度增大。综合524组实验数据,得到包括倾角、长径比在内的管外池沸腾传热准则关系式,可供工程设计时预测倾斜管沸腾传热系数。     

武钢烧结厂烧结料烧结性能的实验研究

以武汉钢铁(集团)公司烧结厂原料为试料，对不同烧结碱度R、不同配煤量和不同混合料水分的烧结性能进行了实验研究。结果表明，选择碱度为1．8、配煤量为6．5％和混合料水分含量为7．5的烧结矿生产出的烧结矿的性能最好。     

三相流闭式重力热管传热性能

为了拓展三相流强化传热和防、除垢技术的应用领域,优化重力热管的传热性能,设计并构建了一套三相流闭式重力热管系统．考察了固含率、加热功率、充液率和颗粒种类等参数对于三相流重力热管传热性能的影响．结果表明,三相流重力热管可以强化传热,但其传热效果随着固含率的增加会出现波动;热管蒸发段对流传热系数随着加热功率的增加而增大,随着充液率的增加而减小;颗粒的种类对三相流重力热管的传热性能影响较大,在所采用的3种颗粒中,树脂颗粒的强化传热效果较好,与两相流重力热管相比,蒸发段对流传热系数可提高2．8％～28．3％．     

铜粉粒径对烧结式热管传热性能的影响

为了进一步优化烧结式吸液芯的结构,提高热管的热传导性能与效率,研究了外径分别为5、6、8mm和吸液芯厚度为0.5～0.6 mm的热管的传热特性,结果发现:铜粉粒径分布比较集中时,如果其平均粒径增大,吸液芯的孔隙率和热管的极限传输功率(MHTP)均会增大,热管的冷凝端温差及总热阻则略微减小;不同粒径范围的铜粉混合时,热管的冷凝端温差及总热阻在不同外径的热管内的变化规律不同;含70%小粒径铜粉的烧结式热管的MHTP最小,且粒径越小MHTP越低;含70%大粒径铜粉的烧结式热管的MHTP仅次于全部为大粒径铜粉的烧结式热管的MHTP;铜粉粒径的范围越小,热管的性能越优,平均粒径为(165±15)μm的铜粉适合于制作薄壁烧结式热管.     

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。     

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．     

一种复合型散热器传热性能和流动特性的研究

提出一种用于电力电子器件散热的矩形翅片与叉排钉柱结合的复合型散热器，该散热器的结构是在矩形翅片式散热器通道内适当的位置上设置两排钉柱。实验表明：在同样散热量和风速下，复合型散热器的热阻比矩形翅片式散热器低10％～20％；风速为2m／s时复合型散热器的流动阻力比矩形翅片式散热器高10％，比相同散热面积的叉排钉柱散热器的流动阻力要低得多；在相同风速和相同散热器底面温度下，复合型散热器单位面积的散热率与叉排钉柱散热器相当，比矩形翅片式散热器高10％～17％。     

3mm闭式脉动热管传热性能的实验研究

为了研究大管径脉动热管的传热性能,设计并搭建了一种闭式脉动热管传热性能的测试装置,管道内径为3mm,由此实验研究了该装置在加热功率为0~90W范围内的传热性能,通过对冷凝段壁面温度波动特性进行分析,研究了不同加热方式对脉动热管传热性能的影响。结果表明:充液率为27.5%~67.5%时,脉动热管具有较好的传热性能,加热功率为90W时,各充液率下的热阻值均在0.4℃/W以下;当加热段的输入功率变化(加热功率以波动的方式输入)时,脉动热管的热阻大于对应的以恒定功率加热时的热阻,两者之间的差值随着加热功率的增大而减小;加热功率突变且超过启动功率时,脉动热管很快启动,但达到稳定需要较长的时间,而采用渐进的加热方式时,脉动热管在短时间内即可达到稳定。加热功率较小时推荐采用较小的充液率,加热功率较大时充液率的选择应综合考虑工质的热容量和传热特性。     

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.     

导热姆A重力热管的实验研究

作者研究了在中温范围内,导热姆A重力热管的传热特性、制造方法和寿命试验结果。试验表明,导热姆A热管的使用温度为300～350℃。经过1000(h)的寿命试验,热管的性能几乎保持不变。     

采用热管实现SO2氧化过程连续换热

探讨了一种采用热管构成传热微元段，实现ＳＯ２氧化过程连续换热的方法，从而使整个反应过程贴近最佳反应温度曲线，并作了设计方案的比较，结果表明，采用连续换热的ＳＯ２转化系统，催化剂用量、设备总投资及操作总年费明显优于普通转化系统。