两相闭式热虹吸管强化传热研究进展

回顾了两相闭式热虹吸管强化传热技术研究现状,将热虹吸管强化传热技术归纳分为4类,即采用高效工作介质、管壁内表面处理、管内设置内插件和其它类。分别阐述了这4种技术的强化传热机理,总结得出大部分技术多局限在实验分析层面上,缺乏理论上的深入分析,暂时没有得到工业生产的大规模应用。并指出了强化传热技术的理论研究、各种参数对传热性能的影响探究以及如何降低工业应用的生产成本将是今后热虹吸管强化传热技术的研究热点。

两相闭式热虹吸管内部过程可视化及其强化传热研究进展

两相闭式热虹吸管(TPCT)内部包含两相流和相变过程,传统的理论分析和实验研究不能直观地给出其内部两相流流动、热质传递以及蒸发冷凝相变的具体过程。本文介绍了常用的TPCT传热模型,并分别对冷凝段、绝热段和蒸发段传热流动过程的理论研究进行归纳总结。综述了实验和数值研究方法对其内部过程的可视化研究现状,流体力学数值计算软件(CFD)为在保证TPCT内部真实情况下对其进行数值可视化研究提供了可能,给出了国内外的CFD研究成果和仿真水平,指出国内在采用CFD的方法对其研究相对滞后。同时,对TPCT的强化传热方法进行系统总结,尤其是高效流体工质较好地解决了强化传热过程中的污垢问题,重点介绍了纳米流体和自润湿流体强化传热的研究现状和焦点。最后,提出采用CFD方法对TPCT内部流动过程、蒸发冷凝和传热传质具体细节进行数值可视化分析,将实验结果、理论计算以及数值研究三者结合,为深入其内部机理研究开辟了新思路。

两相闭式热虹吸管的流动与传热特性研究

对两相闭式热管内的流动与传热特性进行数值模拟。分段建立热管内的流动与传热方程,通过编写程序对控制方程进行求解。采用离散液膜下降高度方法,联合利用复合辛普森数值积分和四阶龙格库塔数值微分方法成功地实现模型求解过程。将热管内充液量、饱和蒸汽温度和加热段热流密度作为影响因素进行数值计算。在分析中考虑下降液膜和上升蒸汽之间界面剪切力的影响。数值计算结果发现,尽管界面剪切力有时对传热过程的影响不大,但冷凝段和蒸发段的液膜都有所增厚,模型预测结果与实验测量值吻合程度有所改善。数值模拟结果表明,综合考虑热管内界面剪切力和总体充液量对热管流动与传热特性的影响是有必要的,由此获得的传热特性关联式更符合实际情况,可以为热管换热器的性能计算和设计提供指导。

两相闭式热虹吸管的几何尺寸对其换热性能的影响研究

研究两相闭式热虹吸管的尺寸对其换热性能的影响,对实例进行计算分析,有助于热管设计时几何尺寸的确定,可供太阳能技术、冻土保持等技术领域参考。

两相闭式热虹吸管冷凝换热规律的实验研究

本文通过可视化热虹吸管实验,拍摄了冷凝段内部冷凝液的各种基本流型和特殊流型,设计了试验用多节风冷热虹吸管以及相应的风道系统。采用自行组装的高精度微机控制的测试系统测量温度,对不同工质(水、乙醇、丙酮、氟里昂-11)热虹吸管进行了不同工况的实验。获得了各种工程实际工况下的冷凝换热系数,还获得了冷凝换热系数随热流密度、蒸汽压力变化的规律以及沿2.5米长冷凝面长度上的变化规律。实验结果表明,热虹吸管的冷凝换热系数在很大范围内偏离努塞尔特理论解。本文结合可视化实验,对其进行了分析。

两相闭式热虹吸管最佳传热工况的数值分析

为了提高两相闭式热虹吸管的传热效率,在不同工作情况下利用FLUENT模拟软件对两相闭式热虹吸管进行数值模拟,主要考察两相闭式热虹吸管蒸发段的壁温、充液率对传热效率的影响。结果表明,当两相闭式热虹吸管的蒸发段壁温为570K,并且其蒸发段的充液率为50%时,两相闭式热虹吸管的传热效率最佳。

中温两相闭式热虹吸管的性能

为了找出中温区两相闭式热虹吸管工作介质的各自最佳适用温度范围,为中温热管的工业应用提供参考,对选用的3种介质在同等条件下进行系列性能试验,对其启动性能、等温性能、升温试验等主要特性进行对比分析。通过试验得出了3种热管启动性能。当炉温在250～300℃时,N-甲基吡咯烷酮热管的等温性能及稳定性能较好;随着温度的升高,萘热管和导热姆热管显示出了更好的等温性能和稳定性能。

两相闭式热虹吸管的强化传热实验研究

一、前言 两相闭式热虹吸管作为传热元件的重力热管散热器用于硅元件低温差风冷散热在电力电子设备中开始得到一些应用。随着电力电子设备不断向大功率和小型化方向发展,要求在散热器重量和体积尽可能小的情况下,不断提高散热器的散热功率。采用强化热虹吸管的沸腾和凝结换热的措施,减小蒸发和凝结热阻,对于改善重力热管散热器的性能,提高散热功率有重要意义。

两相闭式热虹吸管冷凝换热规律的分析与计算

本文对热虹吸管内冷凝换热规律偏离Nusselt理论解的原因进行了分析。根据实测数据,用统计方法在Re-Fr图上划分了各种流型区域。给出了相应流型下冷凝换热系数半经验计算式。

两相闭式热虹吸管传热机理模拟研究

为了研究两相闭式热虹吸管影响因素的传热机理,建立了两相闭式热虹吸管的物理模型并进行了数值求解分析。通过研究分析热流密度、倾角及工质对两相闭式热虹吸管换热性能的影响,得到了不同工况下蒸发段相体积分数云图、内部换热系数曲线图及温度场。结果表明:冷凝段的换热机理为相变膜状冷凝,蒸发段换热机理为沸腾换热;工质的种类对热管性能的影响很大,热管在运行中存在换热性能最佳的状况;各因素影响热管换热效率的主要机理是气泡的行为。

基于VOF模型对两相闭式热虹吸管传热性能及机理的模拟研究

建立数值模型对两相闭式热虹吸管进行模拟研究,验证并分析了模型的可行性.通过设定加热功率分别为207. 35 W、276. 46 W、345. 58 W、414. 69 W、483. 81 W、552. 92 W、622. 04 W,工质分别为纯水和乙醇,倾角分别为30°、45°、60°、75°、90°,利用可视化技术结合沸腾传热机理分析加热功率、工质种类、倾角对两相闭式热虹吸管传热性能的影响.结果表明:不发生传热恶化的情况下铜-纯水、铜-乙醇两相闭式热虹吸管总热阻均随加热功率增大而减小;研究范围内,铜-纯水两相闭式热虹吸管最佳加热功率在414. 49～552. 92 W之间;相同加热功率条件下,铜-乙醇两相闭式热虹吸管传热性能更佳,且有更大的临界热流密度;加热功率为207. 35 W时,铜-乙醇两相闭式热虹吸管最佳倾角在45°～75°之间.

两相闭式热虹吸管启动性能试验研究

本文对大长径比两相闭式热虹吸管进行了试验研究。分析了启动过程热管轴向温度分布,部分热管在蒸发段采用了强化传热技术,结果显示:热管的启动性能与工质充液量、热管初始状态以及热管内的强化传热技术关系密切。

两相闭式热虹吸管内不同表面蒸发器的沸腾换热实验研究

本文设计搭建了带有蒸发器的两相闭式热虹吸管的气液两相流动与传热特性的可视化实验平台,制备了多种尺寸的光滑表面蒸发器,并采用电镀的方法制备了微纳米尺度的多孔表面蒸发器,研究了光滑表面蒸发器和微纳米尺度多孔表面蒸发器内工质R134a的气液两相运行状态和相变传热过程。研究结果表明:光滑表面蒸发器的流道尺寸会影响其在不同热流密度条件下的传热系数;多孔表面蒸发器的传热效果要远高于光滑表面的蒸发器,最高达到光滑表面蒸发器传热系数的4倍;不同尺寸的光滑表面蒸发器和多孔表面蒸发器热流密度从零到临界热流密度所经过的沸腾状态也存在较大差异。

不同管径下两相闭式热虹吸管间歇沸腾研究

为研究管径对两相闭式热虹吸管传热特性和运行稳定性的影响,实验研究了三根长度1000 mm,内径分别为8,16和24 mm的不锈钢-水热管的传热特性和间歇沸腾现象,分析管径(d)、蒸发段长度(Le)、加热功率(Q)和冷却水质量流量(m)等参数对热管壁面温度分布、热阻和间歇沸腾的周期及强度的影响。实验结果表明:8 mm内径热管在低输入功率下热阻较低,加热功率超过150 W后,其热阻大于24 mm内径的热管;管径和蒸发段长度在低加热功率下对间歇沸腾影响明显;加热功率低于150 W时,选择较大管径和较小蒸发段长度能有效降低间歇沸腾强度。

基于格子玻尔兹曼的两相闭式环路热虹吸研究

两相闭式环路热虹吸(CLTPT)形成定向循环的动力来源是重力在蒸发器和冷凝器之间形成的压力差。本文通过修改Gong-Cheng相变LBM模型中重力项计算方式,成功模拟了CLTPT在沸腾和凝结相变共同作用下产生的自驱动现象,揭示了不同充液率下的多种两相流型的存在。发现对于本文设计的热虹吸管结构,在初始状态液相覆盖全部蒸发段的前提下,充液率越小,CLTPT的周期性越复杂,越难达到稳定运行状态,系统自循环时均质量流量更小,同时蒸发段时均温度更低。

两相闭式热虹吸管混沌特性及其传热性能研究

探究两相闭式热虹吸管的传热混沌,以及操作参数对其混沌性和传热性能的影响,建立混沌特征参数与传热性能间的联系。通过搭建实验台测量两相闭式热虹吸管稳定运行过程中不同工况下的管壁温度信号,基于非线性分析的混沌理论研究处理测量的温度脉动信号,绘制吸引子轨迹图,建立最大Lyapunov指数与传热特征参数的联系,揭示传热性能与混沌特性的关系。结果表明:两相闭式热虹吸管具有确定性混沌行为,操作参数对混沌性和传热性能具有显著影响,混沌性与传热性能呈正相关关系。

聚光光伏系统热管散热器运行特性的优化

针对碟式聚光型太阳能光伏电池效率受温度制约的问题,采用两相闭式热虹吸管(重力热管)散热的方式,工质采用水。采用数值计算的方法对垂直放置的翅片热管散热器在自然对流条件下的传热特性进行研究,得到在基管恒壁温条件下,不同翅片边长和翅片间距下周围的温度场与速度场、总散热量及自然对流换热系数。结果表明,翅片边长对自然对流换热系数和平均单位面积总散热量影响较大;翅片间距对翅片热管散热器单位长度总散热量影响较大;当翅片间距为3mm、翅片边长为90mm时翅片热管散热器的效果最好。

煤火热能TPCT提取正交试验设计与极差分析

为探究纳米氧化铜(CuO)工质浓度、插入深度、倾角等3个主要因素对煤火热能提取性能的影响,各选取3个水平组成L9正交试验,在煤体温度为100℃时,开展两相闭式热虹吸管(TPCT)煤火热能提取试验。对试验结果进行极差分析可得:试验条件下,影响TPCT煤火热能提取的影响因素排序依次为倾角>纳米CuO工质浓度>插入深度,并确定出纳米CuO工质质量分数为5%,插入深度为40 cm,倾角为90°的最优方案。根据此方案进行重复性试验,发现在该方案下的试验最大降温率达38.62%,优于9组正交试验结果。基于上述试验与分析,确定出TPCT在煤火热能提取时的最佳因素水平,获得在该因素水平下对应的最佳提取效果。

供暖装置中对热虹吸管的实验研究

绿色环保供暖装置中采用了太阳能和热管技术,这种技术可以用于家庭供暖和汽车内供暖环保安全,既节省了煤和汽油的燃烧又降低成本保护环境,而装置中主要的传热元件是热管。本装置采用两相闭式热虹吸管来增加装置的传热性能。因此为了提高传热效率,在不同功率和不同倾角等方面对两相闭式热管的壁温进行了传热性能的实验研究。更好的把这种工业技术应用到生产、生活实践中。