压扁厚度对压扁型烧结式微热管性能的影响

对不同压扁厚度的压扁型烧结式微热管进行了实验研究,优化了压扁厚度为5 mm(真空腔厚度为3 mm)时微热管的工质量,分析了在相同工质量下压扁厚度对微热管轴向温度分布、极限传输功率、各部分温差和热阻的影响.结果表明:对于比完全充满吸液芯时的充液量略少的工质量,压扁厚度只对极限传输功率略有影响;压扁厚度为5、4、3 mm时,极限传输功率分别为40、50、60 W.而对于比完全充满吸液芯时的充液量略多的工质量,压扁厚度的减少会使微热管性能下降,压扁厚度从5 mm减少至4 mm时,热阻从约0.15℃/W提高至约0.20℃/W,压扁厚度为3mm时,微热管失效.文中还对各种实验结果的原因进行了分析,发现压扁厚度主要是通过改变管内工质的分布状况来影响微热管性能的.     

烧结式微热管吸液芯的成型方法

目前电子芯片对散热的要求越来越高,烧结式吸液芯微热管已经成为电子芯片理想的散热元件.文中分析了铜粉颗粒在吸液芯中的成型机理,探讨了烧结式微热管吸液芯毛细结构的制造工艺,解决了吸液芯成型温度与成型时间的确定,以及烧结时芯棒的固定、抽出与铜粉颗粒的填充等相关问题.结果表明,采用所提出的制造工艺在900～950℃下烧结30～60min得到的吸液芯具有铜粉颗粒分布均匀、对称性好、生产效率高、成本低等优点,并且制成的微热管具有很好的传热性能.     

烧结式微热管的吸液芯成型机理及其制造工艺

目前电子芯片对散热要求的越来越高,烧结式微热管已经成为其理想的散热元件。本文分析了铜粉颗粒在吸液芯中的成型机理,探讨了烧结式微热管吸液芯毛细结构的制造工艺,主要解决了吸液芯成型温度与成型时间的确定,以及烧结时芯棒的固定、抽出与铜粉颗粒的填充等相关问题。结果表明,采用本研究中的制造工艺和在900℃～950℃、30min～60min所烧结出来的吸液芯具有铜粉颗粒分布均匀、对称性好,生产效率高,成本低等优点,并且制成的微热管具有很好的传热性能。     

平板微热管的研究进展回顾与展望

热管是一种具有高热导率的多尺度传热材料,被广泛应用于换热器的余热回收再利用、太阳能集热器和数据中心冷却等领域。从循环动力和性能表现两方面入手探讨微热管传热影响因素的研究实验。针对平板微热管的结构组成和工作机理,综述了平板微热管微槽结构、充装工质及其充液率、工作状态的性能研究进展,剖析了蒸发段和冷凝段的状态对流动状态与传热特性之间的关系,如曲率半径、循环工质流量和有效导热系数等参数的表现,总结了平板微热管的模型结构设计与理论预测研究进展,并结合强化换热和沸腾传热,对微热管微通道的发展方向进行了展望。     

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.     

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。     

不同结构吸液芯的超薄平板热管传热性能研究

吸液芯结构对超薄平板热管的传热性能有很大影响.为对比不同结构吸液芯的超薄平板热管传热性能,研制了4种吸液芯的超薄平板热管并进行传热性能实验.结果发现:120～200目烧结芯超薄平板热管的热阻最低,在稳定工作时蒸发端温度最低,启动时间最短;在相近孔隙率下,烧结芯热管比丝网芯热管的传热性能好,粉末烧结结构比网状结构更利于改善毛细力和强化沸腾.     

微平板热管热性能的优化分析

针对大功率集成设备的散热瓶颈问题,建立了一种微热管模块数学模型,应用数值模拟方法研究不同加热功率不同风速下的微热管模块热性能。模拟结果表明微热管基板表面的平均温度比铜基板降低7～10℃.微热管基板表面最大温差在3℃以内,表明了微热管在高热流密度时能够有效扩散集中热源并具有优良均温特性。分别分析加热功率,空气流速以及导热翅片对微热管模块传热性能的影响特性,发现微热管模块在热流密度180 W,空气流速2.5 m·s~(-1)以及导热翅片20片时热扩散性能达到最优。模拟表明该微热管模块能够最大限度避免基板的热应力集中,从而保证功率模块的高效平稳运行。     

机载热管冷板传热性能与寿命预估试验研究

为考察热管冷板在机载条件下的适用性,设计一种温度循环试验方案对不同类型及同类型不同配置方式的9种热管冷板进行试验研究。根据温度循环前后红外热像仪测试结果分析不同热管冷板的传热性能差异,并基于试验结果采用阿雷尼乌斯公式进行寿命预估。研究表明:温度循环前后,铝均温板因产生不凝性气体导致传热性能恶化,普通铜水热管冷板与微热管阵列冷板传热性能均未发生改变,可靠性较好;未发生恶化的热管冷板在最高工作温度下预估寿命至少为6 627 h,可满足使用寿命要求。研究工作可为机载热管冷板的选择与设计提供参考依据。     

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.     

分离式热管小倾角蒸发段传热特性的试验研究

由于分离式热管蒸发段水平及小倾角布置的重要工程应用意义,在试验台上进行了1∶1的模型试验,对分离式热管蒸发段的传热特性进行了试验研究.试验确定了工作温度、热流密度、充液率、倾角等因素对传热特性的影响;用核态沸腾理论对蒸发管的换热特性进行了无因次分析,回归试验数据得到了无因次对流换热准则关系式,它与试验结果有很好的一致性,相对误差在15%以内.研究结果表明,随着热流密度的增加,换热系数增加;工作温度增大,换热系数也增大;倾角增加时,换热系数增大;合理充液率为65%~90%,在此范围内,充液率对换热系数的影响很小.此研究结果为大型小倾角布置的分离式热管换热器的工程设计提供了依据.     

Numerical investigation on heat transfer characterization of liquid lithium metal in pipe

Liquid Li metal is a promising nuclear reactor coolant; however, relevant research regarding its heat transfer characteristics remains insufficient. In this study, a steady-state two-dimensional mathematical model is established to describe the heat transfer process of liquid Li in a straight pipe. A numerical analysis is conducted to investigate the effects of inlet velocity, inlet temperature, and wall heat flux on heat transfer in liquid Li. The results indicate the advantage of using liquid Li for improving heat transfer at high inlet temperatures (> 1000 K) compared with using liquid sodium and lead–bismuth eutectic. Considering the mechanism of the outlet radial heat flow model, the ratio of turbulent to molecular diffusion coefficients presents a parabolic distribution along the radius of the pipe. Increasing the inlet velocity, decreasing the inlet temperature, and decreasing the wall heat flux can effectively weaken the dominant role of molecular heat transfer owing to the low Prandtl number of liquid Li. The heat transfer of liquid Li is investigated comprehensively in this study, and the results provide a basis for the practical application of liquid Li as a promising coolant.     

Phase change driving mechanism and modeling for heat pipe with porous wick

According to heat pipe theory, capillary force is the only driving force for the circle of working fluid in heat pipe with porous wick. By developing a simulating circuit of liquid and vapor flow in heat pipe with porous wick, this paper presents a new driving mechanism which is from phase change of fluid. Furthermore, by analyzing transport process of working fluid between evaporation and condensation interfaces, a mathematical model is developed to describe this driving mechanism. Besides, calculating examples are given for heat pipe with water as working fluid to predict its driving force and flow resistance. By applying the model presented in the paper, thermal design and calculation for heat pipe with porous wick, especially for miniature heat pipe, can be made correctly, and phase change driving mechanism of working fluid can be explained, which thereby leads to a better understanding of heat transfer limitation of heat pipe with porous wick.     

Analytical Research of Temperature Distribution and Thermal Stresses within Circular Micro-hotplates

Micro-hotplate(MHP) technology is one key part in the manufacturing of gas sensors.The pursuit of analytical solutions for the temperature distribution and also thermal stresses within the MHP is of intrinsic scientific interest.In this study,analytical solutions for the temperature field,and both radial and tangential stresses and von Mises stress for circular MHP were obtained.Two geometries were considered:one had a circular heater at the center and the other had a circular heater at the center and an annular heater within the membrane part.Internal heat generation was incorporated in the energy equation for the MHP and different values of convection heat transfer coefficient were used at the upper and lower surfaces of the MHP.It has been shown that the MHP with two heaters can provide more uniform temperature field compared with the MHP with one heater.The main objective of this work is to provide an exact analytical solution for thermal stresses within the circular micro-heater with a simple geometry as a benchmark,from mathematical point of view,against which the accuracy of new numerical schemes can be checked.To make sure that the analytical procedure is correct,the analytical results are checked against numerical solutions derived from finite element simulation.Since the analytical models for the temperature field and especially for the thermal stresses of MHP are seldom investigated in the literature,the obtained results are believed to facilitate the design and performance evaluation of MHPs as well.     

多孔表面微细结构内的蒸发换热

为了研究多孔槽道几何参数对多孔表面沸腾换热性能的影响 ,从分析多孔结构内微液膜蒸发和气液两相流的机理出发 ,借鉴微热管的研究方法 ,建立了描述多孔表面沸腾换热的细观动态模型。通过对沸腾起泡点分布的简化处理 ,进行了数值求解 ,计算结果与已有文献的实验数据一致。计算结果还表明 :对于微液膜换热 ,存在最佳液膜厚度 ,使液膜换热热阻最小。利用该模型 ,导出了多孔表面在常用沸腾工质中沸腾换热时的结构优化参数。这一模型对多孔表面微细结构的尺寸优化有理论指导作用     

涡流室式柴油机工作过程计算中若干问题的研究

建立涡流室式柴油机放热规律的热力学计算模型和缸内工作过程的零维模型 在缸内工作过程计算中 ,采用了双韦伯函数作为计算模型 探讨了两个至关重要的参数———流量系数和传热系数的影响及它们的确立 针对S1 95型柴油机的不同工况进行了放热分析和循环模拟 ,并对计算结果进行了对比分析和探讨     

毛细抽吸两相环内温度压力稳定性分析

毛细抽吸两相流体回路 (CPL)是一种在航天领域具有广阔应用前景的高效相变换热装置 ,然而 CPL 系统内存在的温度压力波动现象严重地制约了其应用。为此建立了一个描述 CPL 系统工作不稳定性的数理模型 ,模型由 12个方程组成 ,包括分别针对蒸发器中蒸汽和液芯中液体的两组非稳态的质量、能量、动量守恒方程及其它补充方程。模型的模拟和分析表明 ,模型能够模拟系统的稳态、非稳态运行工况、临界振荡现象等。得出了系统温度、压力、焓值、热流密度、蒸汽质量流速、液体质量流速、蒸发质量流速、毛细半径等参数随时间变化的动态曲线 ,理论计算结果与实验结果基本吻合。根据理论计算结果分析了各种参数对系统性能的不同影响 ,并提出了改善 CPL系统稳定性的建议     

Determination of Henry''s Law constant for methyl hydroperoxide by long path FTIR

Methyl hydroperoxide (MHP, CH3OOH) is one of the main organic peroxides in the atmosphere. In order to understand how MHP partitions in atmospheric gas and liquid phases, the Henry's Law constant for its aqueous solution is determined. A novel technique is established for measuring gas-phase MHP concentration, I.e. The gas phase is collected by a gas-bag and then analyzed by long path Fourier transform infrared (LP-FTIR) spectrometry. At 283 K～303 K, the temperature dependence of the Henry's Law constant for MHP can be expressed as lnKH= a/T - b, a = 4386 ± 140, b = 9.19 ± 0.48, where KH is in unit of molar concentration per atm,and T is in degrees Kelvin. The standard heat of solution is 36.45 ± 1.16 kJ? K- 1? mol-1.     

深部矿井季节性通风风流与围岩换热特性

 针对矿井通风入口风流季节性差别大的现象,对不同季节通风巷道风流温变规律进行现场测试,建立巷道围岩-风流换热的数学物理模型,数值模拟通风风流与围岩的换热特性。研究结果表明,风流在煤巷中流动过程中不断与围岩进行热交换,进而导致风流温度不断升高,但在工作面段风流升温缓慢,数值计算结果与实测结果相吻合。不同季节通风巷道内风流升温效果差别明显,入口风流温度越低,风流在巷道内流动相同距离时,温度越低,但温升越大。     

纤维表面Zeta电位对多孔纤维材料透湿性能的影响

考虑双电层效应对多孔纤维材料热湿传递的影响,根据双电层的Poisson-Boltzmann方程和液体运动的Navier-Stokes方程建立模拟多孔纤维材料热湿传递过程的数学模型,并给定初始条件和边界条件,数值计算了多孔纤维材料热湿传递过程中温度和电解液体积百分比的分布。和实验结果的对比表明该数学模型能很好的反映多孔纤维材料热湿传递过程,也显示出双电层效应对多孔纤维材料热湿传递过程存在影响。