高温热管翅传热极限分析

对高温热管翅的传热极限进行分析,结果表明高温热管翅主要受到冷冻起动极限、声速传热极限和携带传热极限的制约,不受连续流动极限、粘性传热极限、毛细传热极限、沸腾传热极限的限制。     

太阳辐射对高温热管接收器传热的影响

为了研究高温热管太阳能接收器的传热性能,研究了其基本传热元件--高温热管在相应工作条件下的导热性能.基于高温热管半周向加热条件下传热特性试验的结论,研究了高温热管接收器工作时太阳辐射与热管温差的对应关系,从而得出太阳直射辐射与高温热管当量导热系数的关系.研究结果表明:太阳辐射强度对高温热管的当量导热系数具有重要影响,随着太阳辐射的增强,高温热管当量导热系数不断增大,当太阳辐照度1000W/m2时,当量导热系数达11400W/(m·K).表明高温热管太阳能接收器在工作环境中,太阳辐射越强,传热性能越好.     

太阳能中温接收器的开发与研究

基于热管优良特性,将热管技术应用到中温(250～400℃)直接产蒸汽(DSG)太阳能接收器中,开发了中温热管接收器.采用电加热模拟中温热管接收器工作条件,通过试验研究了中温热管的传热性能,周向平均温差,根据试验结果分析了中温热管接收器工作过程中的可靠性和热效率,结果表明中温热管接收器内热管蒸发段周向平均温差低于13℃,热效率高于80%.     

高温热管耦合热声发电机运行特性试验研究

高可靠性与高能量密度的动力推进电源是空间与海洋探索载体的核心关键部件。该文针对高温热管耦合动态热电转换装置开展了高温钠热管集成热声发电机运行特性的试验研究，实现了热电能量的传递与转换，掌握了高温热管与热声发电机耦合启动的关键技术，在稳态运行工况下获得了不同输入功率的热管-热声发电机系统耦合运行特性。随着输入功率的提升，热声发电机的输出电参数变大，热电转化效率从16.60%提升至19.00%。在长期运行测试中，在输入功率为1 900 W条件下，输出功率约360 W,热电转换效率约19.00%,热管与热声发电机耦合系统性能稳定。在极限运行测试中，输入功率为2 300 W时，输出功率为463 W,热电转换效率为20.13%。该研究验证了热管反应堆与热声发电机耦合集成能量转换原理的可行性，可为后续开展基于热管堆的空间和海洋载体核动力原型设计提供试验数据支撑。     

青藏铁路低温热管应用的能量基础条件

针对青藏铁路冻土路基工程中广泛应用的低温热管,研究了其工作的能量条件和工作效果.依据观测数据对低温热管的降温效果进行了分析研究,并采用有限元方法,在实测数据作为边界条件的基础上对低温热管的30年长期工作效果的变化趋势进行了数值模拟研究.对实测数据的分析以及数值模拟计算的结果都反映出相同的趋势:热管的应用有效地降低了土体温度,并在长期工作中能够持续降低土体温度.研究表明,在气温升高趋势下,低温热管应用于寒区工程的能量基础条件未有重大改变,并能够在30年的寿命期内持续地发挥作用,使应用这种热管的冻土区路基工程热稳定性得到保证.     

热管内部强化传热安全及寿命的研究

介绍了利用分流管结构强化碳钢-水热虹吸管内部传热的试验研究,不同充钠量下,高温钠热管中钠-水反应的试验研究和低合金钢-碱金属热虹吸管相容性及寿命的研究.在试验研究的基础上,又相继开发了一系列热管设备,如高含尘气体下的大型热管蒸汽发生器、燃煤高温热管热风炉以及高温高热流密度下的分离式热管取热器, 从而反映了近年来热管技术研究开发的一些进展情况.     

太阳能高温异型热管接收器吸热面结构优化分析

高温热管作为太阳能高温热管反应器的核心集热/传热元件,如何提高其光热转化效率、降低其局部温度过高是当前的研究重点。本文对高温异型热管接收器的光热转换特性进行模拟分析,重点考察不同吸热面结构(平板吸热面、椭球吸热面)的影响,并与其在碟式太阳能模拟器工况下的光热转换特性进行对比验证。光学仿真结果表明：当入射光功率为5.78 kW时,椭球吸热面异型热管接收功率为2.7 kW,为平板吸热面异型热管接收功率的1.3倍。热应力仿真结果表明：椭球吸热面结构与平板吸热面结构相比可降低最大热应力约9.1%。此外,搭建电加热实验平台测试新型高温异型热管的启动及均温特性,当截面热流密度为139.7 kW/m²时,启动时间仅为39 min,轴向温差小于89℃。因此,椭球吸热面结构在降低热应力以及聚光方面有更佳的表现,且可以满足反应器运行需求。     

分离式热管元件的理论与实验研究

论述在实验与运行基础上得到的分离式热管元件的理论模型与数学模型。在分析热管内部流动与传热的基础上深入地研究了内部各种热流极限,并取得了理论与实验方面的统一。本文提出了“干度”极限的新概念。认为在各种内部极限中声速极限容易发生,而发生的地区在上升绝热管入口段。     

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．     

太阳能接收器中高温热管启动性能

针对高温太阳能热管接收器中高温热管的启动特性进行理论分析,计算其过渡状态和连续流动状态下的转变温度分别为273和419℃,并对V形沟槽与金属纤维毡复合吸液芯钠热管在不同加热方式、不同输入功率和不同倾角下的启动性能进行试验研究.试验结果表明,半周受热高温热管启动过程与全周受热的启动过程相似,均符合前端启动模型,不同加热方式下转变温度相同且绝热段转变温度与理论计算值吻合,半周受热高温热管启动时间稍短于全周受热启动时间.随输入功率增加,高温热管启动时间缩短,倾斜角度变化对启动性能无明显影响.     

热管空气预热器的研究与应用

分析了热管空气预热器的应用环境及特点 ,介绍了热管元件的研制与性能测试及换热器的整体方案设计 ,经实用证明是有效的     

高温热管内蒸汽从分子流动到连续流动过程分析

对高温热管内蒸汽从自由分子流动到连续流动过程进行了描述，对前人给出的蒸汽处于自由分子流动、连续流动状态判断依据及转折温度计算公式在直径Ф3．2cm，长度为100cm的高温热管内进行实验验证，实验结果表明高温热管内蒸汽流动状态与理论分析相一致。     

重力场中沟槽管和烧结管传热性能的实验研究

为了研究重力场中不同吸液芯微热管的传热性能,选用了沟槽式和烧结式两种吸液芯的热管为研究对象,实验测量了两者在不同重力倾角时的温差、热阻和极限功率。实验结果表明:重力倾角小于15°时,沟槽管和烧结管的传热性能受重力的影响很小,重力倾角大于15°时,沟槽管的温差和热阻上升较大,极限功率下降幅度达78%,而烧结管的温差和热阻上升很小,极限功率下降幅度为31%;重力倾角为-30°时,烧结管温差、热阻和极限功率均略有上升,沟槽管则温差、热阻上升,极限功率下降;在对不同工质的研究中,发现水比乙醇和丙酮在有重力影响下更适合作为热管工质。     

充液量对钠热管启动运行影响的实验研究

通过对３根充液量不同的钠热管进行实验，分析研究了充液量对钠热管启动运行过程的影响。结果发现φ２５ｍｍ×２．５ｍｍ长为１ｍ的钠热管内充约７８ｇ质量的钠为最佳，充液量过多或过少都将影响钠热管的正常工作。     

利用热管的新型水平埋管技术

地源热泵水平埋管占地面积过大一直是难以解决的问题，根据热管高效的传热特性，提出利用热管技术强化地源热泵水平埋管与深层土壤的换热效能，减少水平埋管的占地面积．根据埋管工作的温度范围，设计选择耐腐蚀的不锈钢式热管，并通过理论计算，得到热管长度与占地面积的关系．在理论可行性基础之上进行应用可行性分析，方案在保证换热量的条件下能够节省占地47％。     

纳米流体在铜丝丝网平板热管中的应用

以去离子水和水基铜纳米流体为工质,对一种铜丝丝网平板热管的传热特性进行了实验研究.分析了不同工作压力、不同工质和纳米流体质量分数对铜丝丝网平板热管传热性能的影响,并与单一铜丝平板热管的换热性能进行了比较.结果表明：纳米流体在低压条件下可以显著提高热管的换热特性,是一种适用于平板热管的新型工质;在使用水和纳米流体2种工质的实验中,铜丝丝网平板热管的各项换热功能指标均优于铜丝平板热管,并且热管热阻明显降低,最大功率也明显增加.     

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。     

平行轴旋转热管传热性能的实验

对一种平行轴旋转热管的传热性能进行了实验研究。热管的冷却段采用无接触热阻的整体针翅制作。实验的充液率范围为10%~25%,热流密度为7×103~5.3×104W/m2、冷却风由热管自身旋转形成,其雷诺数范围为2.3×103~1.2×104。实验结果表明充液量为20%时热管的传热性能最好,其传热能力随转速的增加逐渐增强,加热功率的变化对热管的传热性能影响不大。实验发现,吸液芯对于该型热管的传热性能作用不大。在相同条件下,该平行轴旋转热管的传热性能可达到同心轴旋转热管的1.5倍。     

分离式热管倾斜布置蒸发段传热特性的试验研究

对分离式热管倾斜布置蒸发段的传热特性进行了试验研究,获得了倾斜蒸发管的壁温特性及换热规律,分析了其传热机理;着重研究了倾斜角度、热流密度和充液率等因素对传热的影响;由试验数据回归整理了相应的平均换热系数无量纲准则关系式,其计算结果与试验结果吻合较好;分别与垂直蒸发段和大空间池沸腾的传热进行了比较,发现在一定条件下倾斜蒸发管具有更好的换热性能．研究结果为分离式热管的进一步研究、开发和工程应用提供了理论依据．