平板式小型环路热管的实验研究

设计一套蒸发器尺寸为74 mm(D)×14 mm(H)的平板式小型环路热管(mLHP),工质为甲醇,冷凝方式采用冰水混合物冷却,研究其换热性能。实验表明,该环路热管能够实现重力和无重力辅助启动。倾角为18°、充灌率为60%时,热负荷从20 W增加到140 W,整个环路热管热阻从2.58℃/W减小到0.44℃/W。无重力辅助启动时,mLHP能够散去130 W的热量而壁面温度低于80℃。当热负荷一定,无重力辅助启动时的蒸发器壁面温度高于重力辅助启动时的壁面温度。在保证系统启动的工质裕量前提下,减少工质充灌量有利于降低蒸发器壁面温度。mLHP运行存在低热负荷区和高热负荷区,在低热负荷区,蒸发器和补偿腔温度随着热负荷的增加降低;在高热负荷区,蒸发器和补偿腔温度随着热负荷的增加升高。

HCPV用平板式环路热管实验研究

设计了一种用于高倍聚光光伏太阳能电池(HCPV)散热的混合烧结芯平板式环路热管,并实验研究了负荷、倾角、冷凝器参数等对热管启动和运行性能的影响.实验表明,该热管基本可满足HCPV负荷及安装角度要求,热面温度100℃内的最大负荷可达320 W(热流密度为40 W/cm2).蒸发器和储液器、蒸发器和冷凝器相对位置对热管性能影响很大.当储液器在蒸发器下方时启动更容易;冷凝器在蒸发器上方时低负荷启动温度下降.可通过减少冷凝器内冷却水流量,提升热管反重力运行的启动能力.

平板式环路热管性能的实验

针对一款基于并联式平板蒸发器的小型环路热管进行了实验研究,分析了冷凝器位置以及摆放方式对环路热管运行性能的影响。实验表明:该环路热管能在低功率(20 W)时各种摆放方式下顺利启动,并具有良好的工作性能,其最大热负荷达到130 W,此时热阻为0.21℃/W;该热管水平放置时,蒸汽管线长度越短,启动性能越好,最大热负荷越大;运行功率越大,蒸汽管线长度对运行性能的影响越明显。并联式平板环路热管具有很好的反重力特性,能够在各种竖直放置状态下正常运行;该环路热管竖直放置且储液器位于蒸发器下方时,系统的运行性能最好。

氨工质平板式环路热管的传热性能研究

为了解决平板式蒸发器环路热管面对高集成电子元器件在较长传热距离下的散热能力不足等问题,本文采用更大面积的毛细芯和蒸发器,研制了一个传热距离达到1.6 m的氨-不锈钢环路热管系统并进行了大量实验。实验过程中,加热壁面温度控制在70℃以下。实验结果表明,在热沉温度为-10℃的情况下,该环路热管可以在2.5 W到180 W的热负荷范围内稳定运行,相应的热流密度是0.15 W/cm2和10.8 W/cm^(2)。蒸发器热阻的最小值为0.096℃/W,系统热阻的最小值为0.252℃/W。系统存在变热导率和定热导率两种工作特性,实验过程中没有观察到明显的温度过冲和温度波动现象。在启动测试和变热负荷测试中,系统均能够快速响应,展现出优良的可靠性。研究表明,与一般的平板式蒸发器环路热管相比,该系统更好地兼顾了传热距离和传热能力,拓展了平板式蒸发器的应用场景。

宇航级平板式毛细泵环路热管研制成功

北京空间机电研究所近日完成了一种新型宇航级平板式毛细泵环路热管的研发,并相继通过了耐热、力学、低温真空等环境试验测试,实现了工程化应用。环路热管是目前最为先进的热控技术之一,其依靠毛细力驱动工质单向循环流动,毛细泵是环路热管最核心部件,提供驱动环路热管内工质循环的毛细力。其中柱状毛细泵为最早、最传统的构型,技术已经较为成熟,在国内外航天热控制领域应用较多。

平板型环路热管应用于LED的启动特性研究

本文将平板型环路热管应用于大功率LED的散热,通过实验研究了加热位置、放置方式和功率对启动特性的影响。蒸发器内的汽液分布影响着从蒸发器到补偿器的热泄漏,从而影响启动特性。如果非有效蒸发区内的液态工质量越多,则热泄漏越小,环路热管越容易启动。此外,补偿器内工质往液管流动,相当于补偿器对外做功,自身能量有减少的趋势,促使形成循环所需的更大压差。

平板型小型环路热管的温度波动特性

环路热管(LHP)是一种靠蒸发器内的毛细芯产生毛细力驱动回路运行,利用工质相变来传递热量的高效传热装置。本文研制了一套小型平板式蒸发器、风冷式冷凝器的环路热管(mLHP),mLHP的毛细芯为25μm不锈钢丝网,工质为甲醇。蒸发器、冷凝器以及所有管路均由紫铜制成。研究了平板型mLHP在不同热负荷条件下的温度波动特性,实验结果表明,mLHP在1.5～4 W.cm-2的热通量范围内容易发生温度波动;还研究了倾角以及充灌量等对mLHP系统温度波动的影响,并给出相应的合理解释。

双面蒸发器环路热管的瞬态特性

环路热管是一种高效的两相热控装置,主要应用于航天航空热控和地面高热流电子器件的散热。现有的平板式环路热管只有一个面可以进行散热,一方面,不利的背向导热使得环路热管在低热负荷的条件下启动困难,另外,蒸发器的另一个面也存在散热的潜能。针对上述不足,提出了平板型甲醇-铜双面蒸发器环路热管。在重力辅助倾角为10°,热沉温度为0℃的条件下,对单面加热和双面加热的启动性能和变工况运行进行了实验研究。实验结果表明:该新型环路热管在单面加热和双面加热条件下,均可以成功启动和正常运行,且双面工况时的启动性能比单面更稳定、迅速;在加热面的温度不超过(90±2)℃的情况下,单面可以传递的最大热负荷为210 W,对应热流为21.8 W·cm^(-2),而双面传递的最大热负荷为240 W;双面交替运行时,LHP能够快速从一个面转向另一个面运行,没有出现运行失败。

平板式mLHP的仿真与实验研究

环路热管是一种靠蒸发器的毛细芯产生毛细力来驱动回路运行,利用工质相变来传递热量的高效传热装置。本文研制了一套不锈钢外壳,以氨为工质的小型平板式环路热管(mLHP),并着重研究其在不同热负荷条件下启动特性及变工况条件下的稳定运行特征,通过对平板mLHP运行机制理论分析,建立了合理的数学物理模型,实现了对整个系统动态仿真。实验结果表明,小型平板式mLHP可以在不同热流密度下快速启动,并具有良好的适应变热负荷能力。实现了平板式mLHP系统中各个主要节点的压力、温度和流量的动态仿真,与实验数据对比,仿真结果和实验数据吻合较好,加深了对LHP系统运行机理的理解。通过实验和动态仿真结果对系统结构进行优化,为应用在电子器件散热的高效率平板式mLHP系统的设计与优化提供依据。

平板式不锈钢-氨环路热管的实验研究

为解决高热流密度电子器件的散热问题,设计了一套平板式不锈钢一氨环路热管(LHP)。研究表明,该平板式LHP能够在在热负荷2.5～130 W顺利启动运行,无明显温度波动现象发生。当蒸发器壁面温度低于60℃时,LHP能够传输的最大热负荷为130W,热流密度12.8 W/cm^2。LHP能在热负荷10～130 W范围内进行变热负荷运行,具有较强的自调节能力。LHP热阻整体上随着热负荷的增加而减小。但是当热负荷高于100W时,LHP热阻随着热负荷的增加略有上升。

并联蒸发器平板式环路热管的实验研究

实验设计了并联蒸发器平板式环路热管实验系统。通过实验发现:两个蒸发器施加相等或不等的热负荷时,系统都能启动运行;而只有一个蒸发器施加热负荷时,低充灌率下,较难启动,增加充灌率后,能够改善系统的启动,但会使系统的运行温度升高;在某一热负荷下,单个蒸发器单独启动失败,而两个蒸发器一起启动时,系统又能启动成功;在做总热负荷一定的变工况运行时,每个蒸发器壁面的温度随施加到其上的热负荷大小而变化,但回流液的流向可能会改变这个规律,并且两个蒸发器上的热负荷进行不同分配的运行时,冷凝器进口温度有一个最高值。

肋强化结构平板式蒸发器环路热管实验研究

平板式环路热管具有易于与电子器件贴合、良好均温性等优点,在电子器件热控方面具有很大的应用潜力。平板式蒸发器承压能力弱、易变形的特点,使得其加热面难以被扩展和工质选择范围受限。另外,应用于环路热管(LHP)的蒸发器通常用导热系数大的金属制作,通过侧壁向补偿腔漏热问题严重。本文针对平板式蒸发器的缺点,设计并制作了一种具有新型平板式蒸发器LHP系统,蒸发器可利用传热面积达到80 mm×80 mm,是常规研究蒸发器的2~5倍。以R245fa为工质,烧结镍芯为主毛细芯,搭建LHP性能测试系统并对其启动和变热负荷运行特点进行了实验研究。实验结果表明:在水平姿态下,LHP具有良好的启动性能和热负荷响应特性,并且热源表面具有良好的均温性。

槽道尺寸对平板式环路热管性能的影响

设计开发了一套平板式环路热管,比较了2 mm×1.5 mm和1 mm×1 mm(高×宽)两种蒸气槽道环路热管在不同倾角和充液率下的性能。结果发现,两种蒸气槽道在相同条件下最低启动功率相同,但前者启动时间和过渡时间较后者短。稳定运行时,除充液率为55%且功率小于150 W外,其他情况下前者运行温度比后者低。变工况运行时,随功率的增大,温度后者变化很大,而前者变化较小,前者自适应能力强。对于传热特性,两种槽道环路热管的热阻都随功率的增大而逐渐减小,最后趋于平稳;对水平、充液率为55%的系统,功率较小时前者热阻较大,功率增大后,其值大幅减小,215W时仅为0.12℃/W。

平板型双毛细芯蒸发器LHP的实验研究

实验设计了平板型双毛细芯蒸发器环路热管系统,并针对所设计的系统搭建了实验平台,对其进行启动和变工况特性研究,考虑不同因素如充灌率、重力倾角特对系统性能的影响。实验结果显示:平板型LHP的双毛细芯蒸发器可以提高系统的热传输能力,减小侧壁导热对补偿腔的影响,降低系统的运行温度,改善和提高系统的运行性能。