低温辐射微槽道热管散热器传热性能研究

为研究低温辐射微槽道热管散热器的传热性能,首先,搭建了基于水-空气传热途径的微槽道热管散热器实验系统并进行了实测,结果显示,散热端热管阵列尺寸为0.9 m×0.5 m×0.003 m的散热器在测试条件下稳定工作时,其传热功率约为273W;然后,建立了该散热器传热过程的热阻分析模型,给出了微槽道热管散热器的三大部分热阻及其所包含的各个细分热阻的计算公式,以及依据实验数据计算了相应热阻值;最后,通过各个细分热阻的比较,分析了该系统传热过程的薄弱环节,并针对性地提出了强化传热措施。

U型平板微热管LED散热器散热性能分析

针对目前LED表面发热量较大,局部温度过高,而导致其使用寿命减少的问题,该研究以平板微热管为核心传热元件,与锯齿形翅片结合,设计了一种U型平板微热管散热器。采用试验和仿真模拟相结合的方法,对不同风速、翅片结构、翅高及翅间距等关键影响因素进行分析。结果表明:通过对比分析U型平板微热管在两种室外工况下各测点试验值和模拟值,散热稳定后温度的最大误差分别为4.2%和6.7%,验证了模型的可靠性。风速分别为0.5和3.0 m/s时,锯齿型翅片都具有良好的散热性能。当风速为3.0 m/s时,锯齿型翅片、W型翅片、直翅片散热器稳定后热源温度分别为34.3、35.5和39.1℃。为找到最佳工况和结构,进行了正交分析,当室外风速为3.5 m/s,锯齿型翅片翅高为12 mm,翅间距为8 mm时,U型热管具有较佳的散热性能。研究结果可为LED散热系统的设计提供数据参考和设计思路,拓宽LED光源的应用范围。

平板微热管阵列换热器的研究现状与展望

平板微热管阵列换热器作为一种高效的传热设备,在当前节能减排的背景下具有广阔的应用前景。本文主要针对平板微热管阵列换热器的优化研究应用现状进行总结分析,得出其传热性能主要影响因素有:平板微热管阵列的微槽尺寸、工质选择、充液率、倾斜角度及换热器的翅片结构尺寸、热流量、运行温度、流动特性等,这些都会对其产生性能影响。在上述性能影响因素当中,对于平板微热管阵列换热器翅片结构尺寸参数的优化研究相对来说仍然较少,需要进一步的重视和探究。

平板微热管阵列及其传热特性

研制了结构紧凑的带有微结构的平板微热管阵列,并对其充装不同工质时的传热性能进行测试。同时对热管内充装不同工质时的热通量进行了测试。结果表明,在使用甲醇、乙醇、丙酮、R141b为工质的情况下该平板微热管阵列的散热效果良好,其中甲醇为工质的散热器在保证芯片表面正常的工作温度下的最大热通量及总热量输运能力分别达到102W·cm-2及102W以上。最高热通量可达200W·cm-2。以甲醇为工质的不同充液率实验表明,平板微热管阵列的热通量随充液率的不同而有所变化,最佳充液率为0.3。

重力对微槽平板热管传热性能的影响

系统地研究了重力对微槽平板热管传热性能的影响 ,分析了工作温度、冷却方式和倾角等影响因素。通过对比实验发现重力对热管的轴向液膜分布影响非常明显 ,在周向只在大充液率时有明显的影响 ,从而使得倾角较大地影响了热管的传热能力。研究表明深槽平板热管具有优良的传热性能 。

一种新型微热管传热性能的实验研究

对一种新型的平板式微热管-零切角曲面微热管进行了实验研究。以热阻为基础,研究不同倾角、工质、充液比下微热管的热性能。为便于分析,将热管总热阻分解为4个部分:加热热阻、蒸发段热阻、冷凝段热阻和热沉热阻。通过实验得出如下结论:微热管总热阻的主要变化因素是冷凝段热阻和蒸发段热阻;与相应的无工质平板式换热器相比,实验件主要热阻变为热沉热阻,蒸发段和冷凝段热阻所占比例较低。根据不同的充液比和倾角,微热管传热极限分别由局部干烧和核态沸腾向膜态沸腾转化引起。实验表明,这种新型的微热管具有良好的应用前景,但是对于其机理还需要更深入的研究。

微热管阵列平板太阳集热器的数值模拟与优化

介绍一种全新的平板式太阳集热器，该集热器应用微热管阵列作为集热元件，具有成本低、抗冻、承压、不易结垢、易与建筑一体化等优点。对其瞬时热性能进行的实验研究表明，该集热器瞬时效率曲线的截距达83．1％，斜率为-4．77。建立了微热管阵列平板太阳集热器的CFD模型，对集热器内部流体流动与换热进行数值模拟，模拟结果与实验结果吻合较好，从而验证了模型的可靠性。采用CFD模型对集热器干式接触式换热器进行优化，结果表明，该集热器循环水的最佳流量为0．1-0．2kg／（m2·S），水流量较低时，采用直内肋管可适当提高集热效率，随着流量的增加，管内加肋对集热器性能的提高影响不大。

微热管阵列平板太阳能集热器中空保温层厚度优化

为分析微热管阵列平板太阳能集热器的热性能，该文建立了集热器的CFD模型，对其进行数值模拟，将模拟结果与试验结果进行对比，验证了模型的可靠性。采用该CFD模型对集热器保温层厚度进行优化，结果表明，当实心保温层导热系数分别为0.02、0.03、0.04、0.05 W/（m·K）时，优化的实心保温层厚度分别为4.5、5.0、5.5、5.5 cm。合理设计的中空保温层（空气层与实心保温层相结合的保温层形式）集热器能够达到与实心保温层集热器相当的保温隔热效果，同时可使集热器保温层成本及质量降低25%～50%。最后，该文给出了保温层总厚度分别为4、5、6 cm时的中空保温层厚度优化结果，为该类集热器保温层的设计提供了理论依据。

不同充液率平板热管性能实验

搭建了平板热管测试实验台,对不同充液率下热管性能进行了实验研究,并以最佳充液率的热管为研究对象,分析了加热功率、冷却水温及冷却水流速对热管性能的影响。实验结果表明:充液率为20%和30%时热管在各加热功率下展现了良好的性能,最小热阻为0.18℃/W和0.19℃/W,热导率为8158W/(m·℃)和8540W/(m·℃)。由于沸腾换热滞后性,相较于功率增加,功率减少时热管性能更优,同等加热功率条件下蒸发段温度更低。功率增加和功率减少对热管蒸发段热阻影响较大,而冷凝段热阻几乎不受影响。当冷却水温为17℃和22℃时,热管蒸发段温度比冷却水温为7℃和12℃时蒸发段温度低2℃左右。相较于冷却水温22℃时,冷却水温为17℃时热管蒸发段温度能更快达到稳定值。冷却水流速影响蒸发段温度及达到稳定运行的时间,实验表明热管工作的最佳冷却水流速为5.81g/s。

换热技术从大型化向微小化的发展

在分析传统换热器结构特点的基础上,具体分析了目前常用紧凑式换热器的结构、性能及应用情况,阐述了微型化学(化工)机械系统的发展及应用情况。以氨冷器为例,分别进行了板翅式换热器和另一种高效的小型换热装置———热管换热器的设计,表明板翅式换热器具有更加高效的换热效率和紧凑的结构,由此综合说明了换热技术从大型化向紧凑化、微小化发展的必然趋势。进一步以典型的微型化换热器装置———微通道换热器、微通道蒸发器和微通道加热器为例,具体分析了微型换热技术广阔的应用前景。

倾角对微热管平板性能影响的实验研究

为研究微热管平板倾角对微热管平板性能的影响,本文以填充工质为丙酮、充液率为15%的微热管平板为对象,在其他变量相同的条件下,对0°,45°和90°等3个典型倾角的微热管平板进行了性能对比实验,测量了该平板表面温度、加热板耗电量等参数,并根据所测参数,分析了倾角对微热管平板启动特性和传热性能的影响.结果表明,当倾角为45°时微热管平板的启动特性和传热性能最佳,因为此时微热管平板的升温最快、所能达到的稳态温度最高和传热热阻最小.

不同孔径泡沫铜填充对平板微热管传热特性的影响

为提升平板微热管传热能力,该研究以毛细力为出发点,将丝网芯-泡沫铜置于平板微热管中每一独立微细热管内部,使其与微槽芯组成复合吸液芯。通过调节平板微热管蒸发段加热功率的大小,研究反重力(倾角,即平板微热管与水平面之间的夹角小于0°)、微重力(倾角等于0°)及重力(倾角大于0°)工况下的传热特性及不同孔径泡沫铜对传热性能的影响。结果表明:反重力条件下,当倾角小于-10°时,平板微热管性能明显恶化,复合吸液芯对平板微热管传热无强化作用;添加孔径分别为0.2、0.5和0.8 mm泡沫铜的平板微热管在微重力或重力作用下传热性能明显强化,最小热阻分别为0.13、0.17和0.13 K/W;有效导热系数增加率分别为3.57、2.43和3.54。研究结果可为平板微热管强化传热提供数据参考,拓展其在热控领域中的应用范围。

平板微热管三种槽道结构的传热性能分析

为了探究平板微热管槽道横截面的形状和工质对平板微热管工作性能的影响,运用多物理场有限元仿真软件Comsol对矩形槽、梯形槽和正六边形槽三种平板微热管的热性能进行了有限元仿真。通过比较水和乙醇两种工质的平板热管在加热功率分别为30 W、40 W和50 W时热管下表面中心点的温度,得出正六边形槽道结构相比于矩形槽道和梯形槽道具有更好的传热性能,而且当平板微热管槽道结构相同时,采用水作工质比乙醇更有利于导热。

平板微热管式相变蓄热装置蓄放热特性研究

工业石蜡材料具有优良的蓄热性能,但是导热能力不好,为了增强其与流体间的热量交换能力。通过借助平板微热管阵列出色的导热能力,构思了一类新型相变蓄热设备,并借助试验方法对其性能进行了研究。

基于微热管阵列辐射板性能实验与模拟优化分析

基于微热管阵列辐射板具有传热效率高、供水温度低和结构简单等优点,本文对该辐射板应用于供暖房间的性能进行了实验和模拟优化研究。在供水温度45℃和流量200 L/h的工况下,辐射板的供热量为220.0 W/m^(2),辐射换热量占比67.6%,总传热系数为10.9 W/(m^(2)·K),高于传统辐射末端形式。分析了供水温度和流量对传热性能的影响,辐射板的供热量随供水温度的升高逐渐增大,随流量的升高而升高,但增速减缓。相较于对流换热量,供水温度和流量的变化对辐射换热量的影响更为显著。建立了辐射板传热过程的仿真模型,得到了辐射板各部分的温度分布和传热热阻,并对其结构进行了优化。通过在辐射板表面添加矩形封闭翅片引入强制对流,在相同工况下辐射板的供热量提高了31.3%。研究结果为基于微热管阵列辐射板的应用提供了实验数据与理论参考。

新型微槽道平板热管的实验研究

本文设计并制作了一种具有新型微槽道结构的铜水平板热管,实验测得了不同热流密度和不同充液率下热管正常工作时的稳态温度及相应的传热热阻,给出了热管的最佳充液量。实验结果表明,热管的蒸发面和冷凝面之间的温差很小,说明热管蒸发面和冷凝面上的微槽道结构有效强化了工质的相变换热,大幅度降低了轴向导热热阻,在充液率为87%时热管具有最佳的均热性能,轴向传热热阻只有0.0287 K/W,小于同厚度的铜板的导热热阻,表明所设计的热管在保持良好径向均热能力的同时,具有良好的轴向导热能力。

微型振荡热管非典型振荡的实验研究

对水力直径分别为407.2μm(#1)和305.4μm(#2)的硅基梯形截面通道的闭合回路平板振荡热管(FP-CLPHP),以R113为工质进行了一系列实验。微通道热管中可能出现非典型振荡,与典型振荡相比主要区别在于工质返回加热端的驱动力不同。研究了此换热方式的热阻R在不同倾角(0°至90°)不同充液率下(30%至70%),于加热功率2 W至10 W的变化情况。以相对空管导热热阻下降作为换热性能提升指标,两热管热阻降低分别为16.5℃/W(65.8%)和8.3℃/W(44.3%),且非典型振荡对充液率的适应性比典型振荡更好。重力对换热有明显提升效果,管径增大也可稍微提升换热。水平工况的换热性能较差,呈现的是工质对加热端长周期的间歇性冲刷。

矩形微槽道平板热管流动与传热特性可视化

以去离子水为实验工质,通过可视化研究方法,探索矩形微槽道平板热管内的流动传热机理.通过对多种工况下平板热管性能的对比,重点探讨了槽道结构和充液率对平板热管内相变现象与传热特性的影响.研究结果表明,不同槽道尺寸下,平板热管的热阻变化规律存在明显差异.低充液率下,随加热量增大, G-400热管热阻呈现先减小后增大的趋势.而在不同的充液率下, G-800热管热阻随加热量增大逐渐减小.在不同槽道尺寸和充液率下,蒸发端相变行为主要包括液膜蒸发和连续气泡生成两种方式.此外,冷凝传热不仅发生在气液界面处,还发生在槽道肋片顶面处,并形成稳定的周期现象.