高温热管声速传热极限的数学分析方法

介绍了几种典型声速传热极限的数学模型，给出计算声速传热极限在各种条件下的精确解和数值解，目的是为理论工作者提供数学分析方法，也为设计者提供设计计算的准确公式     

组合式吸液芯高温热管热阻和瞬时传热性能分析

根据碟式太阳能热管接收器的工作情况,开发设计了加工简便、成本较低的组合式吸液芯高温热管.对该热管建立了热阻模型,通过试验验证热阻模型的可靠性,并从温度、热阻和当量导热系数3方面与三角沟槽/金属丝网吸液芯热管进行比较,分析了热管瞬时传热性能.在相同的冷却工况下,与三角沟槽/金属丝网吸液芯热管相比,组合式吸液芯热阻稳定且较小,当量导热系数较大.因此,组合式吸液芯高温热管较三角沟槽/金属丝网吸液芯热管传热性能优良,可较好地应用于碟式太阳能接收器.     

高温热管在热防护中应用初探

本文介绍了高温热管在热防护中的应用原理,并利用电弧加热风洞产生的高温、高速气流,对一种装有高温热管的简单球头圆柱体原理性模型进行了加热试验.利用高温红外测温装置对模型表面的温度进行了测量,通过与普通复合材料制成的模型的试验对比分析,发现高温热管能够有效地将模型高温区热量传导到低温区,装有高温热管模型的驻点温度明显降低,显示出了良好的防热效果.     

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.     

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.     

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.     

管壳式冷凝器内低螺纹管的凝结传热模型

以蒸气在垂直壁面和水平圆管上的凝结传热特性为基础，建立了蒸汽在基管，翅片及翅顶上的凝结传热模型，对影响低螺纹管传热的结构参数翅片间距，翅片夹角以及当量翅高进行了计算分析，进而建立了低螺纹管管簇的凝结传热模型，得出了低螺纹管管簇的平均冷凝传热系数与管排数和管列数之间的关系式。     

低肋管强化传热效能的数值计算分析

低肋管在热设备中的应用日益广泛。本文运用边界单元法对低肋管的强化传热效能进行了数值计算。分析了低肋管断面形状、几何尺寸及管内外对流换热条件对强化传热效能的影响,为低肋管在工程中的应用提供了参考依据。     

低温热驱动两级吸收式制冷系统中间压力的研究

对溴化锂两级吸收式制冷系统中间压力Pm(即低压发生器压力）的取值进行了理论计算和分析,得出了中间压力的取值范围及计算公式,可供两级吸收式制冷系统设计时参考。     

低温热年代学方法及其在叠合盆地构造-热演化研究中的应用

叠合盆地构造-热演化史是当前油气地质研究的重点和难点之一。近年来,低温热年代学测龄技术成为构造-热演化史研究的重要技术,多种测龄手段联用极大地拓宽了其应用范围。江汉平原区具有典型的叠合盆地特征,存在当阳复向斜等中新生代多旋回沉积埋藏区和京山地区等多期持续抬升区。在前一类地区,镜质体反射率记录、磷灰石裂变径迹和锆石裂变径迹等综合反映,该区具有"多段式"热历史,至少发生过2次地质事件,分别对应于侏罗纪-早白垩世后以及古近纪后的大规模构造抬升-地层剥蚀事件;在第二类地区,磷灰石裂变径迹、磷灰石和锆石(U-Th)/He测龄、裂变径迹和(U-Th)/He热史反演等综合反映,该区志留系在早白垩世以来先后经历了快-慢-较快的抬升冷却过程,分别对应于晚侏罗世末期-早白垩世地层大幅度抬升冷却、早白垩世-古近纪盆地拉张沉降和古近纪中期盆地内隆起抬升剥蚀事件。不同类型低温热年代学测龄指标可以有效反映沉积埋藏区地层沉降-古地温演化历史,再现多期持续剥蚀区地层冷却和构造抬升-剥蚀过程。     

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。     

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。     

纳米材料在热管中的应用

在普通热管的工质(水)中分别加入ZnO,SiO2,Al2O3和TiO2纳米粉制成了4根新型热管与1根普通热管,共5根热管,均由铜管制成,长度为800 mm,外径12 mm,内径为10 mm,加入水10 mL.在相同的实验条件下研究了这5根热管的启动性能、管壁温度以及输出热量,并对其物理机理进行了探讨,得出如下结论:新型热管比普通热管启动速度快,管壁温度低,换热性能好;加入的纳米粉的尺寸越小,热管的换热性能越好;在一定范围内,纳米粉加入的量越多,热管换热性能越好,但是超过一定量后,会使热管换热性能变差.     

非均匀槽道平板热管的传热性能实验

设计加工了2种具有非均匀槽道结构的平板热管并进行实验,分析了充液率和加热功率对平板热管传热性能的影响。结果表明,当平板热管的充液率越高时,其启动所需的时间越长。在同样的加热功率和充液率下,鱼骨形槽道平板热管启动性能更优;充液率一定时(如60%),在较低功率范围内(60~170 W)鱼骨形槽道平板热管传热性能更好,最小总热阻为0.14℃/W;而交叉槽道平板热管在实验功率范围内(60~350 W)热阻持续降低,其最小总热阻为0.10℃/W。     

水下直接排放低温液体的传热分析

研究了低温液体的水下直接排放问题,分析了低温液体与水之间的传热过程及其特性,给出了一种处理问题的方法,建立了超临界液一液传热模型、动态液-(气-)液传热模型,不同的传热模型适用于不同的排放环境压力(即水压),根据动态液-(气-)液传热模型进行了初步的计算,计算结果表明,在一定水压下,选择适当的低温液体初始状态及排放口尺寸,完全可以维持一段低温液柱,实现低温液体的顺利排放。     

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.     

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.     

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。     

热管热性能的实验研究

进行了热管与铜棒热性能的对比实验。实验结果表明,只有当速度场、温度场和重力场协同时,热管才具有最佳传热能力。热管总热阻随倾角变化,逆重力工作时的总热阻分别是重力辅助和水平工作的100倍和10倍;热源在上垂直热管的蒸发端和冷凝端的当量换热系数分别是水平放置热管的4倍和3倍;铜棒热阻是相同尺寸热管垂直热源在下时的100倍以上,体现了热管热阻小、传热系数大及等温性好的优势。     

单回路脉动热管传热性能的试验

通过对单回路紫铜-水脉动热管在风冷方式和定热流加热条件下,稳定运行时的传热性能的试验研究,得到管壁温度沿管长的变化规律,冷热段均温和温降(或温升)、传热温差、传热热阻随传热功率的变化特性.分析了充液率和管径对热管传热性能的影响.结果表明:冷热段均温、传热温差随传热功率的增加而增大,传热热阻随传热功率的增加而减小;小传热功率时,传热热阻对传热功率、管内径和充液率的变化较为敏感;减小充液率,增大管内径,增加传热功率可明显降低热管的传热热阻;较高传热功率时,充液率、管内径和传热功率对传热热阻的影响较小,影响传热热阻的主要因素是冷却热阻,可通过增加管外径或改善冷却条件来降低传热热阻,提高传热性能.