充液率和倾角对多年冻土区重力热管传热性能的影响

为探讨热管最佳工况,搭建了适用于多年冻土区的氨-钢热管试验台。通过监测热管内部轴向、外壁的温度分布以及外壁面的热流密度变化,在负温条件下开展了不同充液率(20%、30%、40%)和倾角(10°、30°、50°、70°、90°)对热管传热性能影响的试验。试验结果表明:在三种充液率下,热管处于10°倾角时均温性最佳;充液率为30%和40%的热管倾角50°时总热阻最小、传热效率最高,充液率为20%条件下热管的总热阻和传热效率在倾角30°时分别达到极小值和最高值。总体而言,充液率为30%的热管具有最佳传热表现。

基于联合仿真弱耦合技术的液力缓速器充液率控制仿真与试验研究

针对液力缓速器充液率计算较为困难的问题,从精确计算进出口流量方面入手,提出了一种基于联合仿真弱耦合技术的计算方法。通过供油液压系统建模和仿真得到缓速器充液油路入口、排液油路出口压力,调用液力缓速器CFD内流场计算结果得到排液油路入口压力,利用流量连续性方程得到充液油路出口压力;再根据压力换算出进出口流量,进而得到充液率。基于联合仿真弱耦合进行了液力缓速器充液率控制仿真计算与分析。通过台架试验验证了这种方法的可行性和仿真计算精度。方法在保证计算精度的同时极大的缩短了计算时间,为解决液力缓速器CFD与系统仿真耦合问题提供了一种新思路。

分离式热管充液率实验研究

以丙酮为工质,对水平排管串联型分离式热管,在充液率为32％～179％之间进行了实验研究。测量了热管蒸发器和冷凝器管壁、加热和冷却风道出口截面等处的温度分布;分析了不同充液率下热管的工作状态;计算了换热量、传热系数,从而得出该分离式热管在以丙酮为工质、设定的加热功率为1400W、空气流速1.3m/s时,最佳充液率为70％～114％。

采用微通道蒸发器的分离式热管充液率实验研究

采用微通道换热器作为分离式热管的蒸发器,在充液率为80%~150%之间进行了实验研究。实验测量了微通道蒸发器换热量、管壁温度分布及系统EER,分析了不同充液率下微通道蒸发器的工作状态,计算了蒸发器传热系数,实验结果表明：微通道蒸发器换热量随室内外温差的增大而增大,分离式热管最佳充液率为120%左右。此外,与翅片管蒸发器进行了实验对比,在换热量相当的条件下,微通道蒸发器重量减轻了45%,系统工质充注量降低了51.9%,系统EER提高了2.8%。

倾角及充液率对并联式脉动热管传热性能的影响

以超纯水为工质,在不同的充液率(35%、50%、70%)和倾角(60°、90°)下,对并联式脉动热管的传热特性进行实验研究,分析在不同加热功率下充液率和倾角对并联式脉动热管壁面温度、加热端与冷凝端温差、传热量及传热热阻的影响,并对传热热阻进行不确定度计算。实验结果表明,充液率和倾角对脉动热管的传热特性影响显著。倾角为90°时,3种充液率条件下,充液率为35%和50%时的壁面温度脉动稳定性要优于充液率为70%的情况,并且充液率为50%的传热热阻最小,加热端与冷凝端温差最小,充液率为70%的传热热阻最大,加热端与冷凝端温差最大。充液率为50%,倾角为60°和90°时,在相同的加热功率下,倾角为60°的壁面温度的脉动幅度较大,传热热阻较高,传热极限变窄,传热效果明显差于倾角为90°的情况。

分离型热管充液率运行边界探讨

首先基于质量守恒原理推出充液率方程,综合考虑分离型热管的尺寸、工质蒸发温度及热输入量对充液率的影响,同时结合两相流换热流动特性,引入工质液膜速度沿膜厚度方向上的分布关系,建立一维、稳态数学模型,计算了分离型热管充液率的上、下边界,并分析了蒸发段长度、工质蒸发温度及热输入量对充液率运行边界的影响.结果表明蒸发段长度对充液率上边界值几乎无影响,但是对下边界的影响很大;工质蒸发温度升高,容易达到下边界值.对于不同的工质,热管可运行的充液率范围不同,本文列举了经常使用的水和甲醇,结果表明甲醇的充液率范围较大.通过实验对模型结果进行验证,表明模型与实验能够较好的吻合.

充液率对单环路脉动热管启动运行的影响

针对单环路脉动热管建立了可视化实验平台,着重考察单环路脉动热管在不同充液率(30%,50%,70%)下的启动、运行情况。实验过程中观察到高充液率下(50%,70%)管内工质的主要流型为塞状流,低充液率下(30%)主要流型为环状流;启动过程中管内工质左右振荡,运行中工质呈现较稳定的单向流动;50%及70%充液率下脉动热管能够顺利地启动运行;较低的充液率(30%)影响到热管的正常启动和稳定运行;文中采用运行热阻评价热管运行中的传热效果,结果表明,70%充液率的传热效果优于50%充液率。

分离式热管换热器充液率的试验研究

本文用试验方法研究了分离式热管换热器蒸发段水基工作液的充液率与该受热面热负荷的关系。试验发现分离式热管换热器蒸发段在热负荷ｑ＜８ｋＷ／ｍ￣２时，热管的充液率Ｒ随热负荷的增加而减少，呈线性关系；８ｋＷ／ｍ￣２＜ｑ＜１３ｋＷ／ｍ￣２时，Ｒ却略有升高；ｑ＞１３ｋＷ／ｍ￣２时，Ｒ与ｑ无关，充液率稳定在２８％。试验结果为分离式热管换热器各组热管水基二作液的充液量的确定提供了定量的试验依据。

液力缓速器低充液率工况扰流柱起效条件判定方法

为揭示低充液率下缓速器工作腔内气相主导的流动规律和降低空转状态下的功率损失,针对某车用液力缓速器构建了带有空损抑制扰流机构的叶轮周期流道模型,通过对低充液率不同转速下液力缓速器扰流机构起效过程流场仿真,分析了不同输入转速和不同充液率工况下的制动转矩、容积率、扰流柱挡片压力差3个关键参数的变化趋势.结果表明,制动转矩在20%充液率前后均有明显的状态变化.18%充液率前各参数单调上升且在18%充液率达到极大值,随后在20%充液率达到极小值,而后继续增大.微观两相流动层面上,20%以下充液率时油液和空气分层明显,而后流动失稳并且在20%以上充液率工况油液和空气流动分层不明显;在充液率大于18%以上时,扰流柱挡片上的压力差值大于所设计预紧力,足以压缩扰流柱挡片进入其腔体内.据此确定了低充液率工况的扰流柱起效判定方法,为扰流机构的设计提供了理论依据.

倾斜角及充液率对脉动热管运行性能的影响

在内径分别为1 mm和2 mm的细铜管弯曲而成的40弯头脉动热管试验装置上,采用R123、水和酒精为工作介质,研究了倾斜角及充液率对脉动热管传热性能的影响.结果表明:在相同的热负荷下,当倾斜角从+90°逐渐转到0°,最后转到-90°时,平均蒸发温度有不同程度的提高;在较低负荷下,倾斜角对运行性能的影响比较明显;对于多弯头数管状脉动热管,重力作用对其传热性能的影响仍然存在,但影响程度随着热负荷的增加及管内径的减小而减弱;最佳充液率范围与管内径、加热模式、热负荷及工质种类等因素有关,在工程应用中,最佳充液率可近似取管内总体积的55%左右.

板翅式热管散热器充液率、倾角对冷板温度场的影响

动车牵引变流器用板翅式热管散热器由于结构的特殊性，在倾斜时充液率、倾角对空腔冷板温度场的分布影响较大，试验难以实现对此的研究。因此，本文通过建立数学模型，采用ICEPAK数值模拟软件，以实际模型的板翅式热管散热器为例，分析了充液率，倾斜角度对散热器有效传热面积比，冷板温度场分布的影响，得到该散热器的最佳充液率范围为0．5～0．6。

理想范围内充液率对环路热管温度振荡的影响

为研究充液率对平板式环路热管(flat loop heat pipe,FLHP)温度振荡的影响,设计并制造了一类带有透明蒸发器外壳的平板式环路热管,以实现蒸发区域、吸液芯和储液槽内蒸汽与液体流动的可视化研究。实验通过改变充液率对环路热管的启动和运行特性进行分析,发现在低热负荷条件下,当充液率较低时的环路热管运行温度出现第一类周期性振荡,而充液率增高后的环路热管运行温度则出现第二类周期性振荡,两种振荡的区别在于储液腔内是否存在干涸现象。而对应的可视化研究揭示该类环路热管低负荷时储液槽内液体回流出现了不连续现象,这意味着管内工质动态分布不均并最终导致了温度振荡。同时随着热负荷的提高,环路热管内部工质动态分布亦趋于稳定,温度振荡得以改善。研究表明:针对该类环路热管,52%的充液率综合性能最优,其温度振幅较小,且能在更低热负荷下进入稳定状态并同时具有较低的壁面工作温度。

常温小温差下的分离式热管换热器充液率研究

分离式热管散热器具有小温差下的高效传热能力,可在一定条件下替代室内空调系统,以达到节能减排的目的。针对分离式热管散热器的应用之需,根据两相流理论和R22工质的热力学性质,建立了最佳充液率的理论模型,进行了最佳充液率的计算及实验研究,分析了不同充液率下蒸发器和冷凝器管壁温度分布的实验结果,讨论了在常温小温差条件下水平布置分离式热管散热器的最佳充液率范围。

倾角与充液率对板翅式热管散热器传热的影响

试验难以实现倾斜角、充液率对动车牵引变流器散热用板翅式热管散热器传热性能影响的研究,因此以实际的板翅式热管散热器为例,通过建立数学模型,采用ICEPAK数值模拟软件,分析了倾斜角、充液率对散热器有效传热面积比、总传热系数、传热量、空腔底板温度场分布的影响,得到该散热器的最佳充液率范围为0.5~0.6。

充液率及工质对复合中空热管传热性能的影响

建立了复合中空热管传热性能实验平台,对不同充液率(20%,25%,33%,40%,50%)和不同工质(蒸馏水,无水乙醇,重铬酸钾溶液)条件下的复合中空热管传热性能进行了实验研究。研究表明:当工质为蒸馏水时,复合中空热管的最佳充液率为33%;当充液率均为33%时,无水乙醇工质复合中空热管的传热性能最好,其次是蒸馏水工质和重铬酸钾溶液工质的复合中空热管;当充液率为20%时,蒸馏水工质的复合中空热管的传热性能变化趋势明显与充液率为25%,33%,40%,50%时不同,而且传热效果最差。当充液率均为33%、工质为纯水时,加热蒸汽热流密度(102,108,115 kW/m2)不同,复合中空热管的传热性能也不同,传热性能随着加热蒸汽热流密度的提高而提高。实验研究为工业应用提供了基础。

不同充液率热管对沥青混合料降温效果及影响范围研究

沥青路面在太阳光照射下会迅速升温,影响路面高温稳定性。为有效降低沥青路面温度,提高高温稳定性,基于重力热管原理,通过室内试验,对埋置不同充液率(10%、30%、50%、70%、90%)热管的沥青混合料车辙板进行降温,利用数据采集系统监测车辙板内部温度,研究不同充液率热管对沥青混合料降温效果的影响,并通过传热量分析其降温机理;利用SPSS软件进行回归分析,建立热管降温幅度预估方程,为实体工程的铺设提供理论依据。结果表明:不同充液率热管对沥青混合料的降温效果表现出较大的差异,充液率为70%的热管降温效果最佳,30%的降温效果次之,10%、50%和90%的降温效果相近,且降温效果相对较差,这可归因于不同充液率对热管传热量的影响不同。70%充液率热管对沥青混合料的降温幅度与热管工作时间、距热管外壁距离呈线形关系。

倾角对不同充液率重力热管性能的影响

基于不锈钢—水重力热管,实验研究了变倾角在不同充液率(15%,30%和45%)下对传热的影响。分析讨论了倾角对壁温时间响应特性,上下壁面温差分布及传热系数等传热性能的影响。研究表明:倾角对重力热管的壁温特性及传热特性有显著影响。在倾角为65°时热管的启动速度快于其余角度,所有实验倾角下热管内蒸汽流动随着加热功率的增加趋于稳定,壁温波动振幅减小。管壁上下表面间的温差随着倾角的增加而减小,最大温差发生在液池高度附近可达7.23℃左右。蒸发段和冷凝段管壁上下表面传热系数均随倾角增大呈先增后减的趋势,最佳传热倾角在55°~65°左右。

热管充液率对高温煤堆内部温度场的影响分析

为了研究热管充液率对热管散热性能及高温煤堆内部温度场的影响,采用实验的方法研究热管插入高温煤堆后煤堆内部的温度场变化,在75~25℃内分析了热管不同充液率条件下煤堆内部高温点的降温速率,研究了热管对煤堆内部温度场的影响。研究结果表明:热管可以有效地破坏煤堆内部蓄热环境,其作用效果可分为3个阶段,分别为大幅降温阶段、过渡阶段、稳定阶段;充液率对热管的传热性能有明显影响,热管充液率为40%时,煤堆内部高温点的降温速率最大为9.92℃/h,充液率为10%、30%时热管传热能力次之,充液率为20%时热管传热能力最差;热管对煤堆内部3个水平面温度场的影响有显著差异,在上水平面和中水平面主要依靠热管管壁传热,在下水平面主要依靠热管工质相变传热。

液罐车内防波板在不同充液率下的有限元分析

针对液罐车在紧急制动过程中罐内液体的晃动问题,以半挂液罐车的罐体作为研究对象,采用VOF模型,对车辆运行时紧急制动工况下的罐内液体晃动现象进行流固耦合分析。分析罐体内不同充液率对防波板的冲击情况,得出罐体在制动过程中罐内气液两相分布图和流体最大压力值曲线,进而得出流体压力峰值0.1 s时防波板的变形图,揭示了不同充液率下防波板的防晃效果。

脉动热管蓄热器变充液率下传热对比实验研究

船舶在生产营运中会产生大量余热,余热能否快速传导和储存是余热再利用的关键技术。为了研究脉动热管对相变蓄热装置传热能力的影响,设计并搭建了脉动热管相变蓄热装置实验台。实验表明,实验装置中的传热主要是以脉动热管对流传热为主,壁面热传导传热为辅,脉动热管强化传热效果明显。在主要的蓄放热阶段中,只要充液率在一定范围内,脉动热管装置的蓄放热性能和充液率关系不大。