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。     

紧凑型脉动热管大功率LED的冷却试验

为实现大功率LED装置的高效热管理,制作了带平板蒸发器的紧凑型脉动热管,热管蒸发器内部进行烧结铜粉处理.以乙醇为工质,体积充液率为30%～50%,试验研究了改变热管倾角和充液率情况下对LED背板温度和照度的影响.结果表明:带平板蒸发器的紧凑型脉动热管在充液率为30%时,表现出最佳启动性能,其启动耗时随着加热功率的增大而缩短;低充液率时,热管倾角对LED背温影响较小,呈现出较好的均温性能;当充液率增大至50%时,倾角对热管运行和性能影响逐渐增大; LED背温和照度呈现负相关,低充液率下脉动热管可以有效降低大功率LED的工作温度并提高其高发光效率.     

微胶囊流体脉动热管的热输送性能

将外径为2.5 mm、内径为1.3 mm的铜管加工成四环脉动热管,在不同工质(3%的FS-39E型微胶囊流体、乙醇、水)和充液率(40%～80%)下探讨了脉动热管的启动特性,以及工质和充液率对脉动热管热输送性能的影响.结果表明:脉动热管的启动与充液率、热驱动力和工质有关;相比于乙醇和水,微胶囊流体作为工质时,脉动热管具有较宽的工作范围,尤其在高充液率的条件下,热管表现出良好的启动性能和热输送性能.     

通讯基站分离式热管换热器的传热性能实验研究

通讯基站面临散热不均、散热系统能耗高等问题。分离式热管换热器能替代机房内空调的使用,有效减少基站散热系统能耗。分离式热管换热器传热性能的影响因素有充液率、工质类型和风量等。为了研究不同因素对换热性能的影响,通过理论计算对比分析了理论充液率和实际充液率的差异;搭建实验平台研究了不同充液率下换热器的传热性能变化规律,不同高、中温工质下换热器性能的差异以及室内外风机功率的改变对换热器性能的影响规律。研究发现：使用工质R134a时,最小充液率理论值和实际值的误差为4.74%,换热器最优充液率范围为27.1%～47.9%,且最佳充液率为31.6%,最佳充液率下换热器当量换热系数为909 W/℃;随着充液率的提升,换热器内部相变区域先增大后减小,传热形式由气态工质显热传热为主先变为工质相变潜热传热为主,而后变成液态工质显热传热为主;高温工质不适用于该分离式热管换热器,使用高温工质时,换热器内部无明显相变区域,换热器使用的工质沸点越低,相变区域越大,换热器性能越好,其最佳充液率范围也越大;随着室内、外风机功率增大,换热器性能均先迅速提升而后提升速率减缓,但蒸发器侧由于散热条件较差,提升内风机功率对系...     

冷却水流量对蒸发段上移的三相闭式重力热管传热性能的影响

本文将流化床换热防垢节能技术与两相闭式重力热管相结合,设计并构建了蒸发段上移的铜/水-碳化硅三相闭式重力热管．分别采用水和碳化硅颗粒作为液相和固相工质,考察了冷却水流量(50～75 L/h)、充液率(15%～30%)和加热功率(100～300 W)等操作参数对闭式重力热管传热性能的影响．研究结果表明,碳化硅颗粒的加入可以明显地降低蒸发段上移的闭式重力热管的总热阻,强化传热．实验范围内,总热阻减少率最大为33.8%,相应的充液率为FR=20%,加热功率Q=200 W,冷却水流量W=100 L/h．在较低的冷却水流量下,两相和三相闭式重力热管的总热阻随着冷却水流量的增加明显减小,然而,随着冷却水流量的进一步增加,总热阻减小的幅度降低．加热功率较低时,三相闭式重力热管的总热阻随充液率的增加先减小,后增大;加热功率较高时,总热阻随充液率的增加呈现出波动的趋势．构建了操作参数对总热阻减小率影响的三维图．研究结果有助于促进三相闭式重力热管的工业应用．     

基于空调能量回收的平板热管传热性能

为了开发一种用于空调系统排风能量回收的热管式换热器,设计一种单面槽道板式脉动热管并对其传热性能进行实验研究,分析在空气强制对流冷却条件下冷热段比例、工质、充液率、倾角对其热性能的影响。研究结果表明:热管冷热段轴向长度比例为6:4时,导热性能最好;丙酮工质时的热管传热性能优于水工质的热管传热性能;倾角对其传热性能的影响不大;该热管采用丙酮工质、充液率为20%时具有最高的传热性能及最低的启动温度,适于空调系统排风的能量回收。     

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.     

复合吸液芯微细直径热管的传热性能分析

对3种复合吸液芯微细直径热管(外径2 mm)进行了理论分析和实验研究,3种吸液芯分别为铜粉丝网复合吸液芯(SMCP)、泡沫铜丝网复合吸液芯(SMCF)和复合丝网吸液芯(MSM);结合毛细极限理论分析了这3种热管的极限传热功率,并分析其在不同充液率下的极限传热功率、轴向温度分布和蒸发冷凝热阻特性.结果表明:SMCP、SMCF和MSM热管的最佳充液率分别为110%、95%和90%,此时其极限传热功率均为7 W,与理论计算值接近;3种热管的轴向温差随着加热功率的增大而增大,其轴向温差最大值分别为4.22、4.20和4.90℃;随着加热功率的增大,蒸发热阻逐渐增大;充液率较低时,冷凝热阻变化幅度不大,充液率较高时,SMCP热管的冷凝热阻出现较大幅度波动,而SMCF和MSM热管的冷凝热阻相对稳定;当3种热管的充液率为各自最佳充液率且加热功率为7 W时,其蒸发热阻分别为0.437、0.493和0.591℃/W,冷凝热阻分别为0.167、0.106和0.110℃/W.     

低于临界通道弯数振荡热管的传热特性

文中通过管式铜-水闭合回路振荡热管的传热性能试验,分析了振荡热管稳定运行时充液率、倾斜角度以及加热水流量等因素对传热性能的影响,得出如下结论：最佳倾斜角度范围70°～90°;最佳充液范围50%～60%,随着加热水流量和倾斜角度的增大,最佳充液率呈上升趋势;振荡热管稳定运行时,绝热段各管管壁温度波动是有规律、周期性的。     

振荡热管管内流型对传热性能的影响

对振荡热管的运行进行了可视化实验，观察并分析了在不同的充液率、传热量条件下，对应的管内工质的流动形式；实验结果表明，在不同工作条件下，管内会出现塞状流、塞状流和环状流并存的混合流以及环状流等不同的流型．对于几何尺寸特定的振荡热管，在不同的充液率和传热量条件下，管内的流动形式会由塞状流将逐渐过渡到半环状流和环状流，从而提高了热管的传热能力，使振荡热管的整体热阻减小．在一定的条件下热管的传热能力达到最大．     

加热段冷却段长度分配对脉动热管性能的影响

通过一系列的实验,探讨了脉动热管的加热段长度与冷却段长度分配对其极限热输送能力的影响.实验管为内径0.9mm、外径1.5mm、全长1 560mm的铜管,管内流体工质为R141b.实验揭示了5种不同长度配比的热管在不同充液率条件下的传热特性.结果发现当充液率较低时,如果加热段长度等于冷却段长度,则该热管有最大的极限热输送能力;而当充液率较高时,在加热段长度大于冷却段长度的条件下,该热管的极限热输送能力最强.     

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.     

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．     

螺旋扭带强化管内的流动沸腾传热

以乙醇、正丙醇为工作介质，研究了垂直管道内插入扭带对流动沸腾传热的强化效果，采用扭带的扭率为２．５、５．０和７．５。通过实验探讨了热通量、蒸汽干度、质量流速和扭率对流动沸腾传热特性的影响，结果表明，插入扭带与空管相比，流动沸腾传系数明显提高，在ＪＣＣｈｅｎ双机理加和模型的基础节螺旋流的特点，预测的螺旋流沸腾传系数与实验值吻合良好。     

Observation on rapid transient explosive boiling under pulsed-laser heating

Using various kinds of liquids (pure acetone, binary mixtures in various volume fractions of ethanol and acetone) as working liquids, the experiments of rapid transient explosive boiling induced by pulsed-laser irradiation are carried out. The temperature field on a microsecond scale is measured, and the behavior of bubbles is observed and captured by a microscopic camera system. The extreme characteristics that differ from those in normal boiling are clearly revealed. The influence of working liquid species, volume fraction of the mixture, nanoparticles added in the working liquid, and the laser irradiation parameters on the boiling behavior are also studied.     

自保温混凝土-秸秆复合砌块热工性能研究

稻草秸秆作为一种新兴的绿色可再生建筑材料,在农村建筑节能开发中具有广阔的应用前景.设计了一种自保温混凝土-秸秆复合砌块,组成方式为在混凝土小型空心砌块孔洞中填充秸秆芯材.根据传热学基本理论对秸秆填充率分别为30%,35%,40%,45%,50%且长宽比不同的15组混凝土-秸秆复合砌块模型进行热工性能理论计算与模拟.研究结果表明:新型复合砌块的热工性能随着秸秆填充率的增大而加强;秸秆芯材横截面长宽比对复合砌块的传热系数影响很大,长宽比越大,传热系数越小,热工性能越好;当秸秆填充率为50%,且秸秆芯材横截面长宽比在规定范围内最大时,复合砌块热工性能较好,传热系数为0.851 W/(m2·K),保温性能远远好于相同尺寸下未填充秸秆芯材的混凝土小型空心砌块,建筑节能率达到56.2%,充分体现出该新型复合砌块的优越性.     

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。     

皖南民居墙体热工性能的计算分析

皖南地区民居建筑的墙体热工性能是影响其室内舒适度的主要因素之一。通过对该地区特殊构造的空斗墙体的热工性能进行深入研究,根据热工原理,以热阻和传热系数值为衡量标准,针对特殊构造的空斗墙提出较科学的计算方法,对比空斗墙体在不同砌筑方式、不同墙体材料以及不同空腔填充材料条件下的热阻及传热系数值,并与实体墙对比分析,得到空斗墙体的K值大小规律为全斗无眠﹥一眠三斗﹥一眠二斗﹥一眠一斗;填有黄泥的空斗墙热阻值较空气间层空斗墙提高约16%;较中间层均为黄泥的青砖空斗墙热阻比粘土砖空斗墙的热阻高出10%;青砖实体墙较粘土砖实体墙热阻能高出14%.由结果分析得到,空斗墙比实体墙的热稳定性强,保温性能好;青砖较粘土砖的热阻值更大,更为节能,而空斗墙体的热工性能与空腔的体积无正比关系,空斗墙体空腔中的填充材料性能是影响墙体热工性能的主要因素,填充材料的导热系数越小,墙体热工性能越好。     

Flexible heat pipes with integrated bioinspired design

In this work we report the facile fabrication and performance evaluation of flexible heat pipes that have integrated bioinspired wick structures and flexible polyurethane polymer connector design between the copper condenser and evaporator. Inside the heat pipe, a bioinspired superhydrophilic strong-base-oxidized copper mesh with multi-scale micro/nano-structures was used as the wicking material and deionized water was selected as working fluid. Thermal resistances of the fabricated flexible heat pipes charged with different filling ratios were measured under thermal power inputs ranging from 2 W to 12 W while the device was bent at different angles. The fabricated heat pipes with a 30% filling ratio demonstrated a low thermal resistance less than 0.01 K/W. Compared with the vertically oriented straight heat pipes, bending from 30° up to 120° has negligible influence on the heat-transfer performance. Furthermore, repeated heating tests indicated that the fabricated flexible heat pipes have consistent and reliable heat-transfer performance, thus would have important applications for advanced thermal management in three dimensional and flexible electronic devices.     

硫酸钙晶须的制备及其改性聚丙烯性能的研究

在不同反应条件下制备了不同长径比的硫酸钙晶须(CSW),利用硅烷偶联剂KH550(相对于CSW质量的2%)在110 ℃下对CSW进行干法改性.以硫酸钙晶须作为增强改性剂制备了PP/CSW复合材料.力学性能与差示扫描量热分析(DSC)结果表明:不同长径比的CSW对PP的力学性能和结晶性能均有提高;采用平均长径比为29的CSW添加剂,当添加的质量分数为20%时,复合材料的拉伸强度、弯曲模量分别比纯PP的提高了11%、104%;结晶温度比纯PP的提高了12 ℃;几种CSW对复合材料的热稳定性和耐热性都有改善,且随着CSW质量分数的增加,材料的热稳定性和耐热性提高越显著.