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脉动热管的传热性能和启动特性

王伟  
【摘要】: 日益小型化的电子器件和设备的散热问题促使脉动热管这种新型高效的传热元件得到越来越广泛的研究。与普通热管不同,脉动热管不是单纯的相变传热而是集相变传热、显热传热、“功”(克服系统的流体动力损失)于一体,涉及多学科的复杂汽液两相流系统。对其运行和传热的机理也还没有一个清晰的认识,一些关键问题,例如,如何优化、如何确定传输极限、温度的波动问题等还没有得到解决。 本论文的研究主题是“脉动热管的传热性能和启动特性”,通过改变实验装置的倾斜角度、充液率、环路数目和实验工质,研究它们对脉动热管传热热阻的影响,得出了如下结论:在同一功率下,热阻随着倾斜角度的增大而减小,但减小的趋势逐渐变缓;在同一倾斜角度下随着加热量和充液率的增加,热阻是先降后增,50%充液率时脉动热管的热阻达到最小;随着环路数目的增加热阻逐渐变小;不同的工质下脉动热管的热阻都是随着倾斜角度的增加而减小,而在相同的倾斜角度之下,水为工质时热阻较大,乙醇居中而正己烷最小。同时通过改变加热端工质数量,研究了脉动热管在无重力和逆重力的运行状况,得到如下结论:环路数目大于等于20、加热端有少量液体和加热功率足够大时实现了脉动热管的无重力运行。探讨了脉动热管的基础理论和传热传质性能。在一定的假设之下建立脉动热管稳态运行的数学模型,和实验结果对比验证了模型的基本成功。对脉动热管进一步的研究方向做了展望。


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