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工程热物理学报 2008年第7期29卷 1189-1191页

作者：史光刘志春刘伟刘胜华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 华中科技大学光电国家实验室湖北武汉430074

本文设计了一种用于回路热管(LHP:loopheatpipe)的圆盘式蒸发器,并利用ANSYS仿真软件创建三维模型,对其进行了受力分析,结果显示应力和应变分布均匀,没有明显的应力、应变集中现象发生;另外,利用FLUENT软件对蒸发器启动预热阶段进行了... 详细信息

本文设计了一种用于回路热管(LHP:loopheatpipe)的圆盘式蒸发器,并利用ANSYS仿真软件创建三维模型,对其进行了受力分析,结果显示应力和应变分布均匀,没有明显的应力、应变集中现象发生;另外,利用FLUENT软件对蒸发器启动预热阶段进行了瞬态热分析,得到了其温度分布,结果表明,本蒸发器可以有效地降低背向导热现象,这对以后实验工作有重要的指导意义。

关键词： LHP 圆盘式蒸发器强度分析热分析

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LHP圆盘式蒸发器三维传热与流动分析

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热科学与技术 2016年第3期15卷 179-184页

作者：黄晓明尚文力朱旭明钟权汪舟杰华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 中国科学院大学理化技术研究所北京100190

通过补充相变蒸发界面传热传质热力学关系式,构建了回路热管(loop heat pipe,LHP)圆盘式蒸发器的流动与传热多区域耦合分析三维数学物理模型,并基于FLUENT软件对某种甲醇-不锈钢平板型蒸发器内的流动与传热情况进行了数值求解。数值分... 详细信息

通过补充相变蒸发界面传热传质热力学关系式,构建了回路热管(loop heat pipe,LHP)圆盘式蒸发器的流动与传热多区域耦合分析三维数学物理模型,并基于FLUENT软件对某种甲醇-不锈钢平板型蒸发器内的流动与传热情况进行了数值求解。数值分析结果表明,蒸发器内的传热与流动受几何结构影响明显,表现出较强的方向差异;不同热负荷条件下,补偿腔内流体的流动与传热特性呈现出较大差别,受到回流液速度和温度、毛细芯界面蒸发质量流量、毛细芯反向导热和侧壁漏热等多种因素共同影响。计算方法和研究结果,可以为平板型蒸发器内流动与传热特性的定量分析提供依据。

关键词：回路热管圆盘式蒸发器 3D模型传热与流动

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圆盘式环路热管传热特性研究

圆盘式环路热管传热特性研究

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作者：陶帅中国矿业大学

学位级别：硕士

环路热管（LHP:loop heat pipe）是一种利用蒸发腔内毛细芯作为系统运行驱动力,利用工质相变输送热量的高效热管理装置。因其具有传热能力强、散热均匀、高效稳定、布置灵活、无运动部件等优点在电力电子、航空航天、电动汽车等领域拥... 详细信息

环路热管（LHP:loop heat pipe）是一种利用蒸发腔内毛细芯作为系统运行驱动力,利用工质相变输送热量的高效热管理装置。因其具有传热能力强、散热均匀、高效稳定、布置灵活、无运动部件等优点在电力电子、航空航天、电动汽车等领域拥有广阔的应用前景。本文首先阐述了环路热管的研究现状并论述其在高热流密度场所作为换热装置的优势;介绍了环路热管的组成部件以及工作原理,设计了一款新型不锈钢-无水乙醇小型圆盘式环路热管实验系统:圆盘状更加贴合散热器件,减小传热热阻;设置蒸汽槽道,减小蒸汽流动阻力;上盖板设置为阶梯状有利于固定毛细芯相对位置,减少因毛细芯与蒸发器槽道接触不良所引发的热泄露。其次针对所设计的环路热管系统进行实验平台的搭建;以不锈钢丝网为毛细芯,对其进行实验研究。实验中因不锈钢丝网无固定形状且片与片之间存在空隙导致环路热管热阻较大,影响环路热管性能。随后为解决这一问题制备了镍粉双孔径毛细芯,对毛细芯的孔隙率、渗透率、有效孔径以及有效导热系数等进行了表征与计算;对双孔径镍芯环路热管进行了启动与变负荷性能实验。最后针对双孔径镍芯环路热管热泄漏提出了一种解决方案:在上层靠近补偿室的毛细芯使用低导热系数毛细芯,下层使用双孔径镍芯形成功能梯度毛细芯。完成对功能梯度毛细芯环路热管运行传热特性实验。从启动时间、蒸发器与补偿腔温差和环路热管热阻三个方面对比了不同毛细芯的性能。实验得到如下结论:（1）空气中的不凝气体直接决定环路热管能否成功启动,实验前要保证环路热管系统的真空度。初始状态影响着环路热管的启动与运行,当蒸汽槽道内充满液体工质,补偿腔内充满气体,环路热管启动困难、倒流甚至失败。环路热管启动成功大致可以分为两种形式:（1）快速稳定,达到稳定运行状态,各温度测点温度基本恒定;（2）环路热管并未稳定,各个温度点在一个周期里有规律的波动。（2）随着热负荷的增大,小型圆盘式环路热管启动时间相应缩短。在小功率情况下,部分蒸发器充当冷凝器的作用;系统的充灌率越大,启动时间越长;热沉温度低可以改善环路热管的启动性能,但对整体系统运行温度影响不大。圆盘式环路热管具有良好的自适应能力与抗热冲击能力,系统能在变负荷条件下能够快速反应并稳定运行。充灌率与加热功率等因素影响环路热管的热阻。环路热管的热阻与功率近似成反比关系,热阻随着热负荷的增加而减小;在低功率的条件下,充灌率对系统热阻的影响较大,高功率下影响较小。但大充灌率下的系统热阻要高于小充灌率。（3）环路热管温度波动可分为以下三类:（1）微小波动（温度波动较小,温度波动频率快）（2）小波动（温度波动在2-3℃左右,温度波动周期在几分钟左右）（3）大波动（温度波动在10℃以上,周期在十分钟以上）。温度波动现象是一种亚稳态启动现象。其不仅与加热负荷有关,还和工质充灌率与启动初始位置等因素有一定关联。低负荷下蒸汽加热补偿器产生气泡导致补偿室等位置温度上升,回流液冷却导致补偿室等位置温度下降。随着热负荷的增加,补偿腔内的气泡越来越少。当热负荷到达一定大小后,补偿腔完全被液体占据,气泡消失,温度波动消失;在相同的启动功率和热沉温度下,大充灌率会导致显著的温度波动。（4）功能梯度毛细芯可以有效提高环路热管的启动与运行特性,功能梯度毛细芯可以有效地降低环路热管启动阶段时间和运行时的热泄漏。

关键词：环路热管圆盘式蒸发器启动特性热泄漏功能梯度毛细芯

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