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《天津大学》 2012年
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回路脉动热管运行传热特性及管路结构改进的研究

王宇  
【摘要】:脉动热管作为一种新型高效的传热元件,在散热技术问题日趋严峻的形势下倍受研究人员的关注。脉动热管结构简单,然而工作机理复杂,是一种复杂的热力耦合系统。目前针对脉动热管的研究还处于初期阶段,需要通过大量的实验研究和理论分析揭示其工作机理,为工程应用提供设计指导。 本文从脉动热管运行传热影响因素的分析出发,明确了研究目标:回路脉动热管启动运行规律的研究;回路脉动热管传热特性的进一步探析;提出改进型管路结构并通过实验验证改进型回路脉动热管运行传热的改善效果。具体研究工作主要包括以下几个方面: (1)回路脉动热管启动运行规律的研究。气泡的产生是脉动热管启动的第一动力,真空度与工质充灌时所对应的饱和压力的相对大小会影响开始产生气泡所需要的加热强度;稳定运行中重力和蒸发段与冷凝段工质压力差是维持工质定向流动的重要驱动力;运行过程中,工质的流型很大程度上影响了换热机制,低充液率容易形成环状流,若能维持稳定,则呈现出较好的传热特性。 (2)明确证实了回路脉动热管存在传热极限。研究过程中发现,低充液率或过高的加热强度下热管蒸发段容易出现干烧现象,导致传热恶化,达到传热极限。具体体现在三个方面:一是管内工质流动状态的变化,随着加热强度增加,环状流的液膜逐渐被蒸干;二是测点温度变化,冷凝夹套中冷却水温差变小,表明传热量下降,同时蒸发段测点温度飞升;三是热阻的变化,随着干烧现象出现,热阻明显升高。 (3)提出改进型回路脉动热管并研究其运行传热性能。回路型管路结构中U型弯对于脉动热管的启动运行过程都会产生阻力,且U型弯处工质容易由塞状流转变为环状流但不能稳定的维持,加热强度的不断增大促使液膜逐渐蒸干而出现干烧现象,达到传热极限。改进型管路结构具有多通道并联管路形式,容易形成多个流通回路,工质两相流动的局部阻力会有明显降低,这一定程度上可降低脉动热管运行的驱动温差,从而降低热阻。再者,多个流通回路的存在可保证足够的液相工质回流至蒸发段,不易出现干烧,一定程度提高了传热极限。通过与多弯回路脉动热管的实验对比,验证了改进型回路结构脉动热管的启动运行情况和传热性能得到了明显改善和提高。 本文的研究一方面为脉动热管运行传热性能的分析丰富了实验数据,另一方面为脉动热管的具体应用提出了一种新型的管路结构形式。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK172.4

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 史维秀;改进型回路脉动热管可视化及传热性能研究[D];天津大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 商福民;刘登瀛;冼海珍;杨勇平;杜小泽;陈国华;;采用不等径结构自激振荡流热管实现强化传热[J];动力工程;2008年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 商福民;刘登瀛;冼海珍;杨勇平;杜小泽;陈国华;;采用不等径结构自激振荡流热管实现强化传热[J];动力工程;2008年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 胡朝发;板式脉动热管启动特性及传热性能的研究[D];北京交通大学;2010年
【二级参考文献】
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10 商福民;刘登瀛;冼海珍;杨勇平;杜小泽;;自激振荡流热管内Cu-水纳米流体的传热特性[J];动力工程;2007年02期
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1 王雷;电容层析成像系统的研制及其在两相流参数检测中的应用研究[D];浙江大学;2003年
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1 王宇;回路脉动热管运行传热特性及管路结构改进的研究[D];天津大学;2012年
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5 胡朝发;板式脉动热管启动特性及传热性能的研究[D];北京交通大学;2010年
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