双元流体对脉动热管传热性能影响的实验研究

作     者：姜畅 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：纪玉龙;潘新祥;刘敏亮

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：脉动热管 双元流体 传热性能 可视化 

摘      要：近年来,工业技术的集成化微型化愈发深化,单位容积内设备与机械的发热量快速上升,船用电气设备以及换热设备都面临着散热以及传热问题,挑战着传统的散热技术也制约了相应设备的升级发展。脉动热管(Pulsating heat pipe/Oscillating Heat Pipe, PHP/OHP)被称为21世纪解决狭小空间高热流密度散热问题最有前途的手段之一。其具有结构小巧简单、成本低廉、传热性能好、工作稳定性好、结构多样、适应性强等优点。为进一步强化脉动热管的传热性能,本文尝试应用水与HFE-7100以不同比例配制的双元流体充入脉动热管中。 本文在讨论现有文献的基础上,采用双元流体对闭式回路脉动热管的试验效果进行了较为系统的实验研究,包括：(1)研究了双元流体脉动热管不同倾斜角度对其传热性能的影响;(2)研究了不同双元流体对脉动热管传热性能的影响;(3)研究了使用双元流体对脉动热管工质流型的影响。最后,采用石英制脉动热管对脉动热管进行可视化探讨：(1)不同倾斜角度对双元流体脉动热管流动的影响;(2)不同的双元流体工质对脉动热管流动的研究。 实验结果表明：(1)不同双元流体脉动热管工质的脉动与流型有着很大的不同,工质内HFE-7100的含量越高工质越容易发生环流且环流速度更快更稳定,同时也会抑制工质的脉动流动的频率与振幅：(2)倾斜角对双元流体脉动热管的传热性能有着极大的影响,脉动热管的启动性能,传热性能及工作的稳定性都会受到显著地影响,尤其是HFE-7100工质含量较高的双元流体在低倾斜角下传热效果极大的恶化;(3)不同的双元流体对脉动热管的传热性能有较大的影响,双元流体在5：5的配比之下传热性能最好;(4)采用双元流体工质脉动热管的传热性能变差,这主要是因为脉动热管内90%左右的热量依靠显热传递,而在水中加入低沸点的HFE-7100后,HFE-7100的汽化导致管内压力升高,工质脉动的频率、振幅与去离子水工质相比较差,传热性能变差。