Experimental Study and Analysis on Heat Transfer Coefficient of Radial Heat Pipe

The experimental study was performed on five eccentric radial heat pipes with two outer-tube diameters.The test range can be given as follows,working fluid filling ratio Ω=44%～83%,heat flux q=10000W/m2～32000W/m2,and working temperature tv=50 ℃～120 ℃.The correlations between radial heat pipe heat transfer performance and filling ratio,heat flux,working temperature were studied in the experiment.Based on linear regression of experimental data,the relationship between heat pipe equivalent heat resistance R and working temperature tv,heat flux q and filling ratio Ω was obtained.

国产化S波段500W固态功率放大器的研制

针对国外器件禁运等不稳定因素,研制了一种S波段100%国产化500W功率放大器,该功率放大器主要包括电源模块、监控电路模块、射频增益模块、射频驱动模块、500W末级功放模块、功率检波模块、主动散热冷却系统以及嵌入式系统为基础的核心控制模块,核心器件采用国产氮化稼芯片组成单个100W功放单元,八路功放单元通过径向合成的方式完成功率放大功能,最终实现2018MHz~2120MHz连续波输出功率大于500 W,增益大于72dB,三阶互调指标优于-29dBc。该功率放大器接口独立,通过高效脉动热管均温平台提高散热效率,散热性能良好,具有高线性化,高功率,高效率等优点,并配置了完备的功放保护功能,适用于卫星通信、散射通信等领域发射系统。

径向热管换热器壳程数值模拟及结构参数优化

利用FLUENT软件,对同轴径向热管换热器壳程进行模拟计算,分析烟气速度、温度及局部对流换热系数沿壳程的变化规律,并寻求换热器结构参数优化值。研究结果显示：换热器壳程,离热管管壁越近,温度梯度越大;烟气流经管束时,在管束尾部形成一个楔形的涡流区,速度在流体出现脱体的地方达到最大;湍流强度在涡流中心区域也达到最大值,中心区域的换热强度明显高于热管两侧边缘处,管束尾部的烟气温度低于管边缘处的烟气温度。将模拟结果与测试结果进行比较,误差在10%以内。通过改变换热器结构参数,对换热器壳程烟气对流换热进行分析研究,得到径向热管换热器结构优化参数：横向管距为114-120 mm;纵向管距为120-125 mm;翅片高度不应高于26.5 mm;翅片间距为6 mm。

同轴径向热管传热特性实验研究

为了解热管径、轴向外壁温度的分布情况及不同充液率条件下热管的换热系数,对新型碳钢-水同轴径向热管在5种不同充液率下的传热性能进行实验研究,分析不同热流密度下热管管壁的温度分布情况;并根据最小二乘法原理,推导热管传热系数与充液率及热流密度的实验关联式。研究结果表明:在实验条件下,50%充液率的热管传热性能最佳;在不同充液率条件下,热管的换热系数相对误差不超过7.92%。

径向热管传热机理实验研究

搭建实验平台,研究径向热管传热机理;根据能量平衡和传热学基本原理,采用等效导热系数法,利用Matlab6.5软件,对实验数据进行多项式回归,得出等效导热系数λeff与充液率R的拟合公式λeff=1 586.1＋47.3R-0.5R2。以等效导热系数为评价指标,分析不同充液率下热管的传热效果。研究结果表明：在低热流密度下,充液率越高,传热系数就越大;在高热流密度下,随着充液率的增大,传热系数增大到一定程度后开始下降;在实验条件下,径向热管的最佳充液率为40%-55%。

夹套式径向热管的换热特性研究

根据夹套式径向热管的结构特点,建立夹套式径向热管的一维非稳态数学模型,分析热管输入功率和充液率对热管启动性能的影响,以及对蒸发侧换热系数、冷凝侧对流换热系数和热管总热阻的影响。计算结果显示,充液率的提高可降低热管的最高工作温度,但缩短了热管的启动时间。随着输入功率的增加,热管的工作温度升高,达到稳定状态的时间增加,随着热管输入功率的增加和充液率的增加热管的总热阻减小。另外,建立内管壁面凝结换热模型,并计算沿内管周向液膜厚度的分布以及沿内管周向的局部换热系数。

同轴径向热管的数值模拟

基于不同工况、不同充液率下的同轴径向热管实验结果,利用数值计算的方法对热管内部工质进行模拟研究。研究结果表明:饱和蒸汽在上升过程中受热逐渐成为过热蒸汽,在顶部遇到迎面蒸汽时相互碰撞,流速几乎为零,此时蒸汽换热以导热为主,工质温度达到最高值;蒸汽工质沿径向上升在顶部出现回流现象,冷却水管壁顶部区域速度最低,冷凝速率最大;管壁温度分布由热管底部到热管顶部逐步上升,充液率为50%的热管,当横向坐标在7.5～22.5 mm区间内时,温度接近于线性上升,之后上升幅度变小。数值模拟结果与实验数据基本吻合,其相对误差小于5%。

径向偏心重力热管的传热性能分析

针对径向偏心重力热管的结构特征,分析其传热过程和传热特性;以传热热阻分析的方法,推导各热阻的计算公式,并重点推导径向偏心重力热管内管外壁面的凝结换热系数,得到了径向偏心重力热管内管外不同角度下管外凝结换热系数的规律,从而揭示了径向偏心重力热管的传热特性.

新型径向平板热管传热性能的实验研究

提出了一种能够代替金属基板,并能与大功率模块一体化设计的新型径向平板热管结构.相对于金属基板,该热管基板的优势在于利用两相沸腾换热对功率模块内的集中热源进行扩散,因此其热扩散能力大大高于以导热热扩散的金属基板,从而能够提高模块的功率密度.对径向平板热管进行了稳态和瞬态传热性能实验,并与铜基板的实验结果进行了对比.结果表明:与铜基板相比,径向平板热管具有更高的热扩散能力,可降低模块的结壳热阻;热管冷凝面具有良好的等温性,当芯片功率密度为176 W/cm2时,热管冷凝面的温差在3℃以内;热管模块启动过程中芯片达到相同温度需要的时间长,有利于克服功率“飙升”和提高功率器件抗热冲击的性能.

无吸液芯径向热管的传热机理

研究了无吸液芯径向热管的传热机理,由可视化实验推测其换热机理为液体沸腾换热和蒸汽对流换热,在碳钢-水径向热管实验中,所测管壁温度分布证实了以上推测的机理,由实验数据计算沸腾换热量,蒸汽对流换热系数随其流速变化而不断改变,推导出对流换热系数表达式。将换热系数表达式导入计算中,做为传热边界条件,模拟管壁温度以及蒸汽温度和流速。管壁温的计算结果与实验所测值能很好的吻合,这进一步验证了无吸液芯径向热管的传热机理。

来流速度分布对径向热管换热器性能影响的数值模拟

利用FLUENT软件对径向热管换热器壳程进行数值计算,研究烟气入射角和速度均匀度对换热器流场、温度场和单位压降换热系数的影响规律。研究结果表明:当来流速度均匀时,入射角增大使热管背风侧回流区发生偏移,下游管束被上游管束尾迹覆盖,减少烟气与管束的碰撞,降低烟气压力损失,换热效率降低,在同一横截面上烟气温度分布较均匀;当来流速度不均匀时,换热器壳程烟气出现明显的高速区与低速区,使温度场均匀性变差,出现低温区,且不均匀因子τ越大,温度场均匀性越差,低温区范围也越大;单位压降换热系数α/△p随烟气入射角的增大而逐渐增大,在45°时达到最大值,此时换热器整体性能最好;此后,随入射角进一步增大,α/△p急剧减小,换热器性能恶化;当因子τ较小时,多股扰流能提高换热器整体性能,而少股扰流将降低换热器整体性能,且因子τ越大,换热器整体性能越差;壳程温度模拟结果与测试结果相比,相对误差在5%以内。

重力径向偏心热管的温度特性

研制了不锈钢-水重力径向偏心热管,在70~100℃范围内实验研究了该热管的温度特性及其影响因素。当冷凝段处于自然对流时,较大充液率、上部控温方式和较低运行温度有利于提高冷凝段及蒸发段壁面温度的稳定性和均匀性;冷凝段内壁中心处的温度稳定性2 h内为±0.024℃,其中心段20 cm内温度均匀性为0.142℃。当采用强制对流冷却时,增大充液率、降低冷却能力可提高蒸发段平均温度,并改善蒸发段外壁面温度均匀性。此外,分析了热管通过相变换热及其热容来提高温度稳定性和均匀性的传热机理。此类热管在温度校准领域具有较好的应用前景。

径向热管传热的数值计算及结果分析

采用计算流体力学软件首先对无吸液芯径向热管管壁的温度进行数值计算,其次模拟无吸液芯径向热管中蒸汽的层流对流换热的情况,得出其温度场分布和速度场分布,并对结果进行分析。

同轴径向传热热管传热性能的初步实验研究

介绍了同轴径向传热热管的结构、工作原理 ,并对这种热管的传热性能进行了分析和初步风洞试验 ,说明这种热管具有一些特殊的传热性能 ,可望在工业过程中获得更广泛的应用。

毛细结构对平板热管性能的影响

详细研究了毛细结构对于平板热管性能的影响,对3种具有同样外形尺寸的深微槽道、交错孔道和双微槽道毛细结构的铜-水平板热管进行了系统的实验研究和分析。研究结果表明,双微槽道热管的热阻最小,深微槽道热管的热阻最大。在轴向导热能力方面,双微槽道热管的性能最好,其次为交错孔道热管,深微槽道热管最差。在径向均热能力方面,双微槽道热管最好,而深微槽道热管与交错孔道热管的均热能力相近。可见,双微槽道热管是最佳毛细结构,其热阻最小,具有最好的轴向导热性能与径向均热性能,原因是蒸发面和冷凝面上的微槽道结构强化了相变换热,降低了相变热阻。

偏心径向热管与翅片管换热器性能评价及分析

针对偏心径向热管和翅片管式两类换热器的综合性能评价方法进行了推导,提出了相应的通用方程。从偏心径向热管和翅片管单管出发,将两者进行比较并对热阻进行分析简化,忽略了换热器性能评价中的次要因素,进一步阐述和揭示了偏心径向热管和翅片管两类换热器的传热过程和传热特性。以换热器的结构优化和过程可用能分析为基础,推导了在给定投资费用的前提下两侧换热表面的最佳匹配关系式。根据偏心径向热管和翅片管的传热特点,推导出适用于两者的科学热评价通用公式,并给出了经济性评价方法,从而实现了两种换热器传热过程的结构优化,得到的通用方程与工程计算结果一致。

热管的发展及在工业生产中的应用

介绍热管换热器的发展情况 ,通过两类典型热管换热器在工业上使用情况的比较 ,阐述了新型径向热管换热器的优良性能将促进热管的发展与应用。

偏心径向热管技术在焦炉烟气余热回收中的应用

烟气显热占工业余热资源总量的一半以上,在相对恶劣的烟气热源利用过程中,余热回收装置的使用性能尤为重要。针对烟气系统余热热源的特点,分析了传统重力热管余热回收设备存在的问题,在此基础上提出一种新型偏心径向热管式余热锅炉,并在焦炉烟气余热回收工程中进行了应用研究。结果表明,偏心径向热管式余热锅炉在焦炉烟气余热回收过程中获得了较好的余热回收效益,表现出了较好的防低温腐蚀特性,设备可靠性及使用寿命大大提高,在烟气余热回收领域具有较大的应用价值。

无吸液芯偏心径向热管传热性能实验

对无吸液芯偏心径向热管进行了实验研究,在不同加热热流密度、充液率和工作温度下测量了偏心径向热管换热性能.结合偏心径向热管内特殊的结构和热管换热机理,分析了偏心径向热管换热特性产生的原因.最后采用多元线性回归方法分析了径向热管的当量内热阻关系式,为工程设计和应用提供了依据.

无吸液芯碳钢—水径向热管的实验研究

首先对径向热管的启动性能进行研究,并测定热管的启动温度,其次在不同工况下,进行了径向热管传热性能实验,采集了热管壁各测温点的温度数据,最后对实验中的数据做了处理。