管板结构脉动热管冷却动力电池的传热特性

开发经济、高效和可靠的电动汽车电池冷却方案是其大规模商业化过程中需要解决的关键问题之一。本文提出并设计了一种对动力电池进行热管理的管板结构脉动热管装置,选用乙醇、水及两者二元混合物为工质,对不同加热功率、充液率和乙醇-水混合比下脉动热管的传热特性进行了实验研究。结果表明,使用乙醇-水混合工质的脉动热管表现出更好的启动和传热性能。在充液率为30%、加热功率为48W时,电池的平均温度可以控制为44℃;电池的表面平均温差可低至1.5℃,表现出较好的均温性。对乙醇-水二元混合工质强化脉动热管传热的机理分析表明,两者具有的互补热物性特征和热管内部混合工质浓度梯度引起的逆Marangoni流是改善脉动热管传热性能的主要原因。

硅基微型腔槽内局部超高热流下气泡生长特性研究

研究了电子冷却液HFE-7100在底部带微柱阵列结构的硅基腔槽微通道内局部稳定超高热流下的沸腾气泡核化和超快速生长现象。利用高速相机和红外热像仪对气泡成核临界热流条件和生长过程进行了观测分析,并确定了质量流率和微柱疏密差异等对气泡成核生长的影响规律。研究发现,局部加热条件下气泡成核所需热流密度高达1965~3886 W/cm^(2),整个气泡生长过程发生在200μs以内。超高热流下气泡生长主要经历高速线性膨胀和平缓收缩坍塌两个阶段,气泡前期生长速率可达约20 m/s。与光滑表面相比,微柱阵列结构表面能够有效降低气泡成核的壁面过热度和热流密度。