采用易挥发工质对超亲水泡沫铜的毛细性能表征

为研究超亲水泡沫铜的毛细性能,以及易挥发工质的蒸发对毛细性能参数的影响,分别以水和乙醇作为工质,对其在超亲水泡沫铜上的毛细上升过程进行实验研究.根据工质的挥发性,结合不同的理论模型得到超亲水泡沫铜的毛细性能参数;分析比较不同工质在同一样品上的毛细性能因子.研究结果表明:工质蒸发对所测试的毛细性能参数有较大的影响,不可忽略;在此基础上,为易挥发工质提出一种可准确获得毛细性能参数的方法;利用该方法系统地分析了超亲水泡沫铜的毛细性能.

不同温度下纳米流体对微槽群热沉毛细性能的强化差异研究

基于一维的自适应理论,采用经典的毛细上升法,在室温、40℃、60℃情况下比较分析温度对Fe_(3)O_(4)水基纳米流体强化微槽群热沉毛细性能的影响。结果表明:3个温度下,纳米流体所产生的强化效果随颗粒体积分数的变化规律是一致的,并存在统一的最佳体积分数。纳米流体对热沉毛细性能的平均强化比例随温度的提高呈现先减小后增大的趋势。低体积分数下,提高温度有利于纳米流体增强毛细压,其强化比例在60℃情况下可超过20%,但渗透率的增大比例会持续下降;高体积分数下,温度提升会同时抑制其增强毛细压与渗透率。根据分析,这应与温度升高致使切向流动与颗粒聚集程度改变有关。

多孔槽复合吸液芯制备及毛细性能研究

本文通过采用电化学沉积方法,在铜沟槽管内表面制备得到多孔槽复合吸液芯。利用SEM对复合吸液芯进行微观形貌分析,并搭建吸液芯毛细性能测试平台,探究了电解液溶度对复合吸液芯毛细性能的影响。结果表明,电化学沉积制备的复合吸液芯毛细性能均优于沟槽吸液芯,其中电解液溶度为0.03mol/L时,复合吸液芯的毛细性能最好,毛细上升高度为46.5 mm,与沟槽吸液芯相比,毛细上升高度提升了52.3%。

印刷工艺制备毛细芯的孔隙结构与性能

以平均粒径为55~112μm的电解树枝状铜粉为原料、用尿素作为造孔剂,添加有机成分黏结剂、溶剂等有机物制备成浆料,采用印刷工艺制备毛细芯生坯,然后脱脂烧结制备厚度为(0.2±0.02)mm的毛细芯,研究铜粉粒径、尿素的加入和浆料有机成分对毛细芯孔隙结构和毛细性能的影响。结果表明,造孔剂尿素的加入可提高毛细芯结构的孔隙率、平均孔径和渗透率,降低毛细力和分形维数。随铜粉粒径从112μm减小到55μm,毛细芯的孔隙率、平均孔径、孔隙的平均面积和平均周长、分形维数等孔结构参数、以及毛细芯的渗透率和毛细特性参数均下降,分形维数由1.39下降至1.20,但毛细力上升。分形维数与渗透率相关,随渗透率下降,分形维数逐渐减小;毛细特性参数与渗透率成正比,与毛细力成反比。用112μm铜粉制备的毛细芯性能最优,其渗透率(K)为2.02×10^(-10)m^(2),毛细力(ΔPc)为1.29 kPa,毛细特性参数(ΔP_(c)·K)达到2.61×10^(-7)N。

长柱状晶多孔氮化硅毛细芯的孔隙参数控制及性能研究

通过β-Si_(3)N_(4)长柱状晶粒生长搭接构建材料微孔隙结构,成功制备了兼具高孔隙率、小孔径及窄孔径分布的多孔氮化硅毛细芯,研究了不同烧结温度、成型压力、造孔剂含量对材料孔隙参数的影响,测试了环路热管多孔毛细芯的热力学性能。结果表明:当烧结温度、成型压力、造孔剂含量作用于材料微孔隙结构调控时,均呈现与孔径分布相关的规律;随孔隙率增加,β-Si_(3)N_(4)柱状晶粒直径减小、长径比增加,形成的搭接骨架趋于细密,起到分割晶间孔隙的作用,在一定范围内抵消了由孔隙率增加引起的孔径增大,实现了材料小孔径和高孔隙率的协同,呈现出与常规颗粒堆积烧结成孔材料时,随孔隙率的增加孔径增大不一样的作用规律;当所制备的典型多孔毛细芯材料孔隙率为54.0%时,渗透率达6.5×10^(-14)m^(2),平均孔径仅为0.3μm,且超过95%的孔隙孔径介于0.1~0.4μm,最大毛细力达62 kPa,热负荷功率大于200 W。

平板铝热管微沟槽吸液芯的制备及毛细性能研究

采用犁切-挤压(P-E)和表面化学加工相结合的方法制备出一种新型的铝沟槽吸液芯结构,通过毛细上升红外测试方法对其毛细性能进行测试表征,研究不同的CuCl_2溶液浓度和浸泡时间对吸液芯结构毛细性能的影响。研究结果表明,化学加工后的铝沟槽吸液芯的毛细性能显著提高,其最大毛细上升高度可达49.3 mm,相比于未经化学加工的犁切沟槽,其毛细上升高度提高约79.3%;当CuCl_2溶液浓度超过1mol/L时,浸泡时间和溶液浓度对铝沟槽吸液芯的毛细压力影响较小。该方法能够简单、有效的提高铝沟槽吸液芯的毛细性能,为平板铝热管吸液芯的制备提供了一种新手段。

高蒸发率下筛网通道式液体获取装置的金属筛网毛细性能研究

筛网通道式液体获取装置是低温推进剂在轨管理的关键技术之一,其中具有高蒸发速率的低温推进剂在金属筛网的毛细性能是影响筛网通道式液体获取装置工作性能的主要因素。以筛网通道式液体获取装置的常用金属筛网——荷兰斜纹编织网为研究对象,以乙醇和丙酮为工质,采用红外热像仪实验研究了在高蒸发率下易挥发工质在荷兰斜纹编织网经丝方向的毛细性能,通过分析经纬丝密度与工质种类对毛细性能的影响并结合毛细爬升理论模型,系统评价了荷兰斜纹编织网经丝方向的毛细性能,分析比较不同易挥发工质毛细性能参数,并与文献结果相对比,证实了所得到参数的准确性,为筛网通道式液体获取装置的设计提供了技术基础。

环路热管复合毛细芯的孔结构优化与性能研究

采用不同粒度的造孔剂制备了孔隙特性优化布置的环路热管双层复合结构毛细芯。研究了复合结构毛细芯的导热系数及其整体毛细抽吸性能。实验结果表明:孔隙率相同的情况下,毛细芯的导热系数随着平均孔径的降低及孔径分布的集中而降低。通过控制复合结构毛细芯内外层的孔隙特性可调节毛细芯的整体导热系数分布。双层复合结构毛细芯的整体毛细抽吸性能介于相应单层毛细芯的抽吸性能之间,其整体毛细抽吸性能主要取决于内层的孔隙特性。考虑到复合毛细芯的导热系数布置、整体毛细抽吸性能和气体渗透率等因素,采用内层小孔径而外层孔径较大的复合毛细芯结构可实现环路热管毛细芯整体性能的优化。

多孔结构毛细抽吸性能及渗透率测量实验研究

探讨了前期建立的多孔结构毛细抽吸模型的应用,提出了一种测量多孔结构渗透率的方法,并对其进行了实验验证,结果表明毛细抽吸性能实验可用来测量多孔结构的渗透率,对不同高度、不同截面积和不同孔隙率的多孔结构进行了毛细抽吸性能实验研究,其结果很好地说明了通过毛细抽吸性能实验测量多孔结构渗透率的方法是与实际情况相吻合的,该方法与传统的测量渗透率的方法相比具有测试方便、密封要求低、对试样的强度和形状要求低、流体驱动力为毛细抽吸力等优点,因而更适合用来衡量热管使用的多孔结构。

烧结镍毛细芯的孔参数控制及其对抽吸性能的影响

采用溶盐造孔法成功制备了孔隙率及孔径分布可控的高强度烧结镍毛细芯,分析了不同质量及粒度的溶盐对毛细性能的影响。实验结果表明:随溶盐添加量的增加,烧结镍芯孔隙率趋于线性增长,当添加量为40%(质量)时,烧结镍芯孔隙率高达73%,且有足够的强度。改变溶盐的粒度影响毛细芯孔径的分布,但对整体孔隙率影响不大。所制备试样的毛细抽吸特性研究表明,毛细芯的毛细抽吸性能不仅仅受孔隙率的影响,同样受孔径分布状态的影响,孔隙率相当的情况下,孔径较小且分布集中的毛细芯表现出更优异的毛细抽吸性能。

环路热管镍钛双孔隙毛细芯的性能优化

采用粉末冶金与造孔技术相结合的方法成功制备出具有双孔径分布的高孔隙率镍钛毛细芯。研究NaCl添加量及钛含量对毛细芯微观结构及毛细抽吸性能的影响。分析多孔芯中的热传递机制并提出了一种在不产生负面影响的前提下降低金属毛细芯导热系数的新方法。结果表明,增加NaCl添加量可提高镍钛芯的抽吸性能,而钛含量的增加对其影响较小。当NaCl添加量相同时,镍钛芯中的固溶度随着钛含量的增加而增大,进而导致镍钛毛细芯的导热系数明显低于纯镍芯且随着钛含量的增加而大幅下降。镍钛芯不仅具备普通镍芯良好的多孔形成能力和制备工艺简易等优点,同时具备良好的导热系数可调节性,进而为复合结构毛细芯的研制提供了参考。

激光增材制造多孔GH4169高温合金孔结构与性能研究

利用选区激光熔化技术制备出具有不同孔隙结构的多孔GH4169高温合金材料,对制备样品进行扫描电镜观察以及毛细曲线和压缩应力应变曲线测试,系统研究了孔结构对多孔材料毛细抽吸性能及压缩力学性能的影响。结果表明,随着激光功率从285 W减小到160 W,多孔高温合金样品总孔隙率从3.5%增加到46.1%;随着开孔率从15.6%增加到21.7%,多孔高温合金样品的毛细抽吸速度从4.44 mg/(s·cm^(3))增加到6.56 mg/(s·cm^(3)),毛细抽吸质量从91.3 mg/cm^(3)下降到81.7 mg/cm^(3),毛细抽吸质量的减少可能与样品孔径增大导致毛细力下降有关。孔隙率增加也导致多孔材料样品弹性模量从53 GPa减小到11 GPa,弹性极限从768 MPa减小到217 MPa,孔材料样品均展现出较好的抗压缩变形能力。

烧结参数对镍粉毛细芯性能的影响

毛细芯(多孔介质)是环路热管的核心部件,金属粉末烧结是目前制备毛细芯的常用方法,研究烧结参数对毛细芯性能的影响有利于提高环路热管的性能。以镍粉为原料,利用烧结的方法制备了具有不同烧结参数的毛细芯,实验研究了烧结参数对毛细芯微观结构和性能参数的影响。实验表明,烧结参数对毛细芯的微观结构和性能参数具有明显的影响。随着烧结温度的升高和保温时间的延长,毛细芯的孔隙率、平均孔径和渗透率呈下降趋势;毛细芯的抽吸质量和抽吸速率与毛细芯的渗透率呈正相关;在750~800℃范围内改变烧结温度和在40~50min范围内改变保温时间,毛细芯结构和性能参数变化明显。

环路热管毛细结构的研究进展

环路热管是一种利用相变换热的高效传热装置,在电子元件高效散热等领域得到广泛应用。环路热管蒸发器中的多孔毛细结构是整个系统循环的重要动力来源及核心组成部分。文中综述了环路热管蒸发器多孔毛细结构近十年的研究进展,其中包括宏观结构(蒸汽槽道及毛细芯宏观尺寸)优化研究、微观结构优化研究以及新型材料研究,并重点讨论了双孔径毛细芯及复合结构毛细芯的研究进展。文中还对多孔毛细结构的毛细抽吸性能的表征方法进行了简要概述,为进一步优化毛细芯性能提供了理论指导。最后文章对各研究成果进行了总结并提出了未来高性能毛细芯研究的发展方向。

多孔结构毛细抽吸模型及实验验证

建立了多孔结构(毛细芯)毛细抽吸的数学模型,推导毛细抽吸量随时间变化的关系式,并用实验对其进行验证。结果表明,毛细芯抽吸工质时,其抽吸量按照指数增长的规律变化,该指数增长函数的初始值大小等于工质密度、毛细芯横截面积、孔隙率和高度的乘积,幅值为负数,其大小一般略小于初始值,二者的比值可视为多孔结构饱和程度的度量,时间常数的大小则等于工质密度、毛细芯相对渗透率和孔隙率的比值以及重力加速度的乘积的倒数。即抽吸量(体积)取决于毛细芯总孔隙体积的大小,而抽吸的快慢则与工质密度、毛细芯相对渗透率和孔隙率的比值成正比。传统的观点认为毛细芯提供的毛细力和渗透率均越大越好,但两者却是矛盾的,毛细抽吸性能可视为它们二者的综合平衡。

硫酸浓度对电沉积吸液芯性能影响研究

采用电沉积法在铜表面制备多孔铜吸液芯。研究了不同浓度的硫酸溶液对吸液芯形貌、厚度、孔隙率和稳定性的影响,并通过阴极极化和计时电流法分析了铜电沉积的机理。结果表明:随着硫酸浓度的增加,吸液芯毛细结构的数量、吸液芯的厚度和孔隙率逐渐增加;吸液芯稳定性不断降低;毛细性能先增大后减小,在2.5 mol/L硫酸溶液中制备的吸液芯显示出最佳的毛细性能,润湿时间最短为16 s。阴极极化测试表明,随着硫酸浓度的增加,铜的成核电位略微正移,相应的阴极极化程度降低。计时电流法结果表明,铜离子的扩散系数随硫酸浓度的增加而降低。铜的电沉积机理是三维瞬时成核,受铜离子扩散控制。

多孔复合吸液芯热管制备及传热性能研究

通过电化学沉积处理方法,在铜沟槽管内部制备多孔复合吸液芯。使用扫描电镜对复合吸液芯的表面形貌进行观察,探究了不同电沉积时间对该复合吸液芯毛细性能的影响,并对采用该复合吸液芯的热管传热性能进行研究。结果表明,相对于沟槽吸液芯,经电化学沉积处理过的复合吸液芯具有更好的毛细性能,且毛细性能随沉积时间的增长而减弱。沉积时间为10 min时,复合吸液芯的毛细性能最好,毛细上升高度为49.5 mm;与沟槽吸液芯相比,毛细上升高度提升了62.3%,其对应热管的温差最小,热阻也最低。

超亲水微纳复合表面低流率蒸发液膜铺展特性

薄液膜在微反应器、微接触器等微过程中都有着重要的应用,提升表面毛细性能是实现低流量下液膜铺展的有效方法。制备得到了一种具有内部互连通道的微纳复合表面,对于工质水表面抽吸系数高达16.11 mm×s^(-0.5)。对毛细抽吸过程进行了可视化观测,结果表明微纳复合表面内部互连的微米级间隙作为流体的输运通道,可以大幅降低流动阻力;并发现了表面微结构特征对毛细性能的影响规律。探究了不同蒸发状态和不同供液量对铺展比例的影响,发现微纳复合表面能够在较低流量下实现较高的铺展比例,在0.24 mL×min^(-1)的低供液速率下实现了7 cm^(2)表面的完全润湿。这对于设计高毛细抽吸性能表面和研究低流量下液膜流动铺展特性具有重要的意义。

基于CFD方法的丝网芯内毛细流动阻力特性研究

丝网芯热管是一种基于两相流动相变循环原理设计的非能动输热设备,循环中的毛细力与流动阻力均与丝网芯结构密切相关,研究丝网芯的阻力特性对丝网芯结构选型与优化、热管性能提升具有重要的意义。本文基于计算流体力学(CFD)方法,建立丝网毛细流动的阻力模型,研究流体在多层丝网芯内的毛细流动的阻力特性。使用本文模型模拟毛细提升实验,模型与实验结果的相对误差小于5%。基于模型进一步分析堆叠结构及目数(50目、200目、400目)对丝网芯的流动阻力特性的影响。结果表明,堆叠丝网的网孔越密集流动阻力越大,粘性阻力系数近似与丝网目数呈正比,而等效惯性阻力也随丝网目数增加而增大;在雷诺数小于1的低流速区域,粘性阻力占据主导作用,而在雷诺数大于1的流速区域惯性阻力作用不可忽略;丝网芯的几何结构除影响流动阻力还将对毛细力产生影响。计算表明,丝网毛细压强和流动阻力均随丝网目数的增加而增强,毛细性能因子随目数的增加而增速放缓。考虑到平织丝网的工艺限制,400目丝网较为理想。

Coolmax/棉交织物舒适性的灰色聚类分析

对9种不同规格的经纱为棉、纬纱为coolmax与棉以不同排列组合形成的交织面料的透湿性能、透气性能、毛细效应等舒适性能指标进行测试,并以9种交织物为聚类对象,透湿率、透气率、经纬向芯吸高度为聚类指标,采用灰色聚类分析理论对织物进行综合评价,对开发coolmax舒适性面料具有指导意义。