一、高传热能力热管的理论分析及实验研究(论文文献综述)
陈玉[1](2021)在《环路热管蒸发器和储液器可视化及仿真研究》文中进行了进一步梳理随着航天探测及电子信息产业的不断发展,传统散热器已难以满足高热流密度、高均温性的控温需求。环路热管作为一种利用工作流体流动相变实现热量传输的高效换热装置,因其具有传热能力强、柔性连接、传输距离长、可靠性高、无运动部件及无需外力驱动等优点,在航天热控领域及高热流电子产品散热领域有着广阔的应用前景。由环路热管运行原理可知,蒸发器及储液器作为环路热管的核心部件,其内部工质的流动及换热情况将直接影响整机系统的运行状况,而热载荷及工质充装量将直接影响蒸发器及储液器内部的工质分布及流动状态。基于背景需求及文献调研分析,本文从工质充装量及热载荷施加方式等方面研究了蒸发器和储液器内工质状态对环路热管包括启动、稳定运行及传热性能的影响。首先本文设计了依靠“O”形密封圈结合法兰连接方式实现密封的蒸发器及储液器耦合结构,并基于高速摄像机和常温试验台搭建了环路热管蒸发器及储液器可视化实验系统。随后通过品质因数选出高传热性能的新型环保制冷剂R245fa作为工作流体,并根据设计工况通过环路热管整机压降模型对样机在各工况下的压降进行校核,以确保样机能够正常运行。可视化实验分别研究了热载荷施加方式(底部加热、顶部加热及双面加热)、热载荷大小(10 W-50 W热载荷)及工质充装量(50%-80%工质充液率)对环路热管运行状态的影响。最后在可视化实验基础上,建立蒸发器及储液器耦合结构数学模型,模型包含多个计算域,并考虑重力因素。模型在毛细芯区域充分考虑达西渗透及毛细抽吸效果,提出依据工质气液过渡区域相梯度施加毛细动力的方法以模拟毛细芯抽吸过程。蒸发器及储液器仿真模型的建立为环路热管的设计提供了一定的参考价值。通过实验及仿真得出以下结论:热载荷施加方式直接影响热量向蒸发器内部传递过程,进而影响热管的启动过程;环路热管稳定时传热性能受加热方式及热载荷大小的共同影响,随着热载荷的增大,环路热管系统的传热性能不断提高,较低热负荷时,单侧加热的方式热管系统传热性能优于双面加热,而在较高热负荷时则双面加热的方式下热管传热性能更佳;随着热载荷的增大,蒸发器中心通道内部工质气液界面升高,成核数量逐渐增加,不同加热方式下气液界面高度和成核数量影响蒸发器向储液器的漏热,进而影响环路热管的性能。工质充装量直接影响了环路热管内工质的分布状况,从而影响环路热管的启动过程,较低充液率下冷凝器进口出现明显的温度波动现象,随着工质充装量增加,温度波动现象消失,且环路热管的启动速度变快;环路热管整机系统传热性能随充液率呈现V形变化,存在最佳充液率,实验样机最佳充液率在70%附近,最小传热热阻为0.52 K/W;工质充装量和热载荷能影响储液器内工质状态及其内部压力,进而影响环路热管整机传热性能。通过仿真模拟可知,蒸发器及储液器内部工质的流动与换热过程受到热载荷大小、回流液体流速和温度及蒸发器向储液器的漏热等多种传热机制影响,同时引液管结构对蒸发器及储液器内部工质流动及换热过程有较大影响,在环路热管设计中应采用引液管结构。
鲁得浦[2](2021)在《用于多点热源热控技术的多蒸发器回路热管研究》文中指出回路热管是柔性高效的两相流换热部件,通过工质的相变以及毛细芯的抽吸作用实现高效传热。随着国内外对回路热管研究越来越多的关注和认可,回路热管经历着从应用范围不断扩大,到应用需求多样化的变革,因此基于不同应用环境下的异型结构回路热管在近年来不断涌现。多蒸发器回路热管是在传统回路热管基础上发展起来的新结构,通过多个蒸发器并联,实现对多个离散点热源的高效热收集与排散,打破了传统回路热管点对点的单一热传输方式,适用于空间探测技术中对多阵列红外探测器的散热。本文针对宽视场X射线望远镜(WXT)中的多个探测器制冷的应用背景,进行了一个冷凝器连接多个蒸发器的回路热管(即多蒸发器回路热管)样机的研究,从设计理论,模拟数值计算和实验探究三个方面研究样机启动、运行的规律。首先讨论了回路热管的基本原理,从毛细原理、传热极限以及工质在回路内的P-T图的分析,对回路热管驱动力来源、相变过程、传热传质过程等进行机理分析和透彻认知,从中挖掘影响多蒸发器回路热管运行的条件因素以及设计制造过程中的关键问题。在明确运行机制后,对国内外多蒸发器回路热管及其他两相回路的研究现状进行了整理和总结,明确了现有发展的不足,确定了本文研究方法与方向。基于一定的设计理论本文先后研制了三台回路热管样机。按其结构分为网状式并联管路的双蒸发器回路热管和三蒸发器回路热管,以及双层冷凝器结构式的四蒸发器回路热管。设计理论不仅着眼于一般回路热管设计遇到的蒸发器、冷凝器、补偿器、吸液芯及管线的结构与选材、工质选取等内容,而且针对多蒸发器回路热管特有的问题:补偿器大小设计、蒸发器数目约束条件和充液量设计等问题,形成了对多蒸发器回路热管设计的全面考虑因素。每台样机的研究侧重点不同。其中,双蒸发器回路热管的研究目的是探寻并联蒸发器结构在不同温区对启动、运行特性的影响;三蒸发器回路热管的研究目的是管路不对称条件下,不同加热分配方式及不同充液率条件对多蒸发器回路热管运行的影响;四蒸发器回路热管是综合上述结论后通过结构设计提高多蒸发器回路热管的传热极限,并测试其运行可靠性及稳定性。以网状式并联的三蒸发器回路热管的结构为物理模型,建立了一维热阻网络的稳态模型及流阻网络模型,通过数值迭代的方法进行仿真计算。首先通过对并联管路中传热过程分析,建立压力平衡关系和能量平衡关系。然后通过压降关系找到并联回路中压降最大的主回路。最后通过计算找出热量、流量在三个蒸发器间的分配关系,以主回路补偿器的能量守恒为依据进行回路温度场、压力场的迭代计算。该模型计算结果与实验数据相吻合,为多蒸发器回路热管的设计和运行研究提供了理论依据,可应用于进一步的参数化研究和设计优化工作。对网状式管路并联的多蒸发器回路热管进行实验研究。网状式管路并联的多蒸发器回路热管样机分别采用两个蒸发器和三个蒸发器,研究温区170K,工质为乙烷。双蒸发器回路热管探究了并联结构与单蒸发器回路热管的异同,研究了170~250K温区内的启动和运行特性,发现了样机可在两种加热方式下直接启动,并观察到蒸发器之间在运行过程中的热分享特性,在低温区170K时出现温度振荡,出现振荡的原因判定为充液率不足。随后针对不同加热功率分配和非对称结构对回路流体分布和传热性能的影响研制了三蒸发器回路热管,验证了该样机的蒸发器热分享特性,并发现由于结构问题存在热分享的方向性,并通过两种不同工作模式下的充液率确定了多蒸发器回路热管的补偿器工作方式,在热分享性和单蒸发器回路热管毛细极限的限制下,样机传热极限达到了50W。为提高多蒸发器回路热管的传热极限研制了双层冷凝器结构的四蒸发器回路热管。样机采用丙烯为工质,双层冷凝器的优点体现在,其一,分层结构便于实现多个并联管路的对称分布,避免了逐级并联的三通结构带来了压降的差异,有效减少了各回路的流量分配不均现象;其二,冷凝器设计加大了密闭回路的总容积,增加了回路的储液能力,并通过补偿器的连接以自适应调节各补偿器压力的作用减少流量分配不均的情况。通过对该样机的性能测试,首先证明了该样机不同加热功率分配方式的热分享特性,并且在回路流阻差异减少的前提下,最大传热能力得到很大提高(达到230W),对四个蒸发器的平均传热极限已接近同条件下单蒸发器回路热管的传热极限。同时,从应用层面考虑,对该样机进行了逆重力条件下的运行可靠性分析和变功率加热条件下的可靠性分析,结果表明样机在蒸发器整体提升30mm以内均可维持正常的运行状态,并且适应各种不同加热功率变化,有良好的稳定性。本文围绕多蒸发器回路热管的实验探究,在理论模型的支撑下对多蒸发器回路热管的设计进行改进,总结了不同样机的运行特性以及存在的问题,提出了解决办法。本文的工作对未来多蒸发器回路热管技术的进一步发展和应用化提供参考与支撑。
张春伟[3](2021)在《应用于空分纯化系统的多级相变储热方法及其传热强化研究》文中认为作为空分设备的核心部件,纯化系统能耗约占空分总能耗的11%。系统再生阶段排空的冷吹污氮气具有流量大、间歇性、湿度高和温度波动大等特征,若能对此部分余热进行回收再利用,可大幅降低纯化系统整体能耗。相变储热技术具有高储能密度、近似等温放热等优势,能够有效解决冷吹污氮气的间歇性和高湿度难点。然而,当前工程应用的相变储热器往往为壳管式或板式结构,无法满足空分纯化系统所需的高储放热速率以及高热效率要求。鉴于此,本文通过理论与实验相结合,从多角度、多层次探究具有高效性、经济性和可靠性的相变储热技术复合传热强化方法。主要工作如下:首先,探究重力促进相变材料(PCM)熔化过程的作用机理。建立热源输入方向与重力方向的通用坐标,并通过实验与模拟系统性地研究了定壁温与定热流边界下夹角γ对方腔内PCM熔化过程的影响。对于定壁温边界,当夹角γ为0o时,所需的熔化时间最长,并随着夹角γ增大,熔化时间先大幅减小后轻微增加;对于定热流边界,随着夹角γ增大,熔化时间先增加后减小;两边界工况下的最优夹角γ均在90o和180o之间,且相对更趋近90o。所以,为充分发挥自然对流对熔化的促进作用,规整相变储热单元的热源端最低点应该低于PCM端最低点。其次,分析组合式结构传热特性,获得基础传热元件组合原则。以热管(HP)、翅片(Fin)和泡沫金属(CF)为元件,提出HP-Fin、HP-CF和HP-Fin-CF三种组合式结构,并获得每种组合在熔化与凝固、导热与对流的特性;HP-Fin组合可以更好地强化熔化性能,而HP-CF组合则可以更好地强化凝固过程,其原因是前者对自然对流的限制较小,而后者的空间导热能力较强;由于同时具备两者特征,所以HP-Fin-CF组合的综合性能最优;基于组合特征,推理出热源与PCM的相对几何关系,即扩张式、平行式和收缩式;以HP-Fin-CF组合为基础,结合响应面分析法,建立了熔化时间、凝固时间、?储存能力和?释放能力4个响应模型;基于多目标微分进化(DE)算法,分析具有竞争关系的储热速率和储热密度对储热器性能的影响。再次,在考虑子级PCM质量的前提下,对多级相变储热系统进行热力学分析。针对小温差的稳态工况,利用夹点分析中的温焓图对多级相变储热系统进行图解分析和过程优化;针对复杂的非稳态工况,建立动态传热模型,并结合DE算法进行多工况计算分析。释放?适用于优化输出相对较少高品位热能的多级系统,而释放火积和释放热更适用于优化直接输出更多低品位热能的多级系统;同时,对于恒温热源,随着温度增加,显热形式的热能在评价指标中所占的比例随之上升;对于包含降温过程的非稳态热源,“切换”操作可以显着提升系统性能即当热流体温度低于当前子级PCM的温度时,直接通入下一子级;此外,当放热时间增长,系统存储?和释放?均明显增加,所以放热时间应该大于储热时间。最后,设计双级相变储热器并在空分纯化系统中进行实验测试。采集某8万空分纯化系统的实际运行数据作为初始设计参数,计算PCM的最佳相变温度与质量,并推导出适用于空分纯化系统热源的PCM温度通用表达式;对于单级系统,最佳的相变温度为59.67oC,对于双级系统,最佳的相变温度分别为73.68oC和46.04oC;测试结果表明,当以工程标准40oC为基线,则余热回收率达52.7%;当以低温再生气20oC为基线,则余热回收率达35.4%;可使电加热器功耗降低约17.59%;此外,管道和阀门等组件的显热以及整体系统漏热影响也不可忽略。总之,针对相变储热技术在空分纯化系统应用中所面临的气-固传热、PCM低导热性和非稳态变温热源难点,本文从两方面进行了研究。在传热速率方面,探究了重力促进PCM熔化的作用规律、传热强化元件组合原则和热源与PCM的相对几何关系等;在传热效率方面,提出了考虑子级PCM质量的多级相变储热系统关键参数计算方法;最终两者结合形成高效复合传热强化方法,相关成果在空分纯化系统中成功应用并得到第三方机构认证。
董瑞庭[4](2021)在《气流—喷动床中热管辅助传热的干燥研究》文中研究说明我国油页岩储量丰富,油页岩作为石油替代能源物质在未来具有较大的应用潜力,对油页岩的高效开发利用具有重大战略意义。由于油页岩含水率较大,不利于对其规模化开发利用,所以对油页岩脱水预处理成为当前关注的焦点。本文在传统气流-喷动床组合干燥的基础上提出将热管结构加入到设备中,开发了气流-喷动床热管辅助传热干燥设备。借助喷动气体和热管结构的联合作用,实现对喷动床环隙区物料流动与干燥的强化。本文从实验和模拟两个方面对热管辅助的气流-喷动床内部的流体动力学特性和干燥特性进行了研究。流体动力学特性实验结果表明,热管辅助的气流-喷动床相比传统气流-喷动床压降减小。热管辅助对于低床层影响较大,多热管条件下不能够形成传统喷动床稳定规律。增加热管数量使最大喷动压降和最小喷动速度减小。加入12根及以下热管时压降突变均表现为压降二次变大,但变大幅度逐渐减弱,且压降突变的转变气速值在逐渐增大。当热管数量大于12根时,压降突变转变为二次减小,喷动变得较不稳定。热管数量为12时的床层压降较小且稳定,有利于喷动床操作。床层较低时无压降突变,气速较大时压降逐渐减小。不同床层下小粒径颗粒未出现明显的压降二次突变。不同进气方式下最大喷动压降相差280Pa。间歇比连续进料时最大喷动压降增大17.6%,表观气速0.88m/s是两种进料方式下的流型变化点。数值模拟流体动力学特性结果表明,热管影响了颗粒在流场中的循环现象,喷泉区颗粒进入环隙区时颗粒速度较大。热管壁面条件对于流场有较大影响,壁面滑移系数的增加使喷射区直径增大,环隙区颗粒速度变化明显。颗粒间弹性恢复系数对床内固相的垂直分布有显着影响,颗粒拟温度随恢复系数的增大而增加。颗粒与壁面碰撞恢复系数对于环隙区颗粒速度有显着影响,随着恢复系数的增大,颗粒拟温度在增大。干燥特性实验结果表明,热管辅助提高了油页岩脱水效率。12根热管比无热管干燥时间缩短约14.29%,水分脱除率提升约4.25%。床层高度、气体温度、颗粒粒径对油页岩干燥的影响较大,而气体速度和初始含湿量的影响相对较小。在连续跨域循环操作下,装置无热管条件干燥所有物料需要约90分钟,相同条件下热管辅助干燥时间缩短约11.11%。
李德辉[5](2021)在《一种新型结构脉动热管性能研究》文中提出脉动热管作为一种两相被动传热装置较于传统型热管,其独特的结构特点和运行机制使得脉动热管先天具有结构简单、制作成本低和高效相变传热的突出优点,特别是在受限空间、高热通量等领域中具有广泛应用前景和潜力。近年来,研究人员通过可视化方法和实验研究发现影响脉动热管管内工质两相流状态及热管传热性能的因素总体上可划为分热管几何参数、运行参数以及工质的物性参数三个方面。目前,对提高热管传热性能多是在传统结构脉动热管基础上通过改良工质特性来完成。因此为了进一步提高脉动热管的运行及传热性能,本文提出了一种以低温制冷剂R410a作为填充工质且具有水平垂直立体结构的闭合回路型管式脉动热管,相较于传统管式PHP其较大面积蒸发段能增加与热源的接触面积,更高效的进行传热的同时也能够优化热管的启动阶段,且制作成本和难度低于板式脉动热管。脉动热管在不同应用领域,工作温度区间不同、蒸发段热源分布不同、动态运行环境不同。基于此,研究了不同蒸发段冷凝段温差、不同蒸发段热源、直线往复运动对该新型结构脉动热管传热性能的影响。综合本文的研究内容和结论主要有以下几点:(1)通过搭建该新型结构脉动热管传热性能实验系统,研究蒸发段在全加热模式下不同冷热段温差对热管性能的影响。热管启动时间随冷热段温差升高而降低,且在中高冷热段温差下启动时间相差不大;启动温度随冷热段温差变大而升高;达到稳态振荡时间随冷热段温差升高而降低;热管热阻随冷热段温差变大而升高。(2)全加热模式下,热管传热极限温差8℃下出现“干烧”现象,通过对比同一传热极限温差下的不同调温方式发现通过同时降低蒸发段和冷凝段温度能够改善“干烧”现象,即在高冷热段温差下向低于初始预设温度方向偏移会抑制“干烧”现象的出现;蒸发段对称性结构造成在温差8℃(b)的中部加热方式热管发生“干烧”,故该新型结构脉动热管在实际应用时要避免底部蒸发段热量沿对称轴分布的情况;两种动态布置方式均能一定程度提高热管传热性能,可以克服静态下PHP高冷热段温差的“干烧”现象出现。(3)非均匀加热方式分为两种:蒸发段半加热方式和蒸发段中部加热方式。两种非均匀加热方式下热管启动时间随冷热段温差变大而降低且高于全加热下热管启动时间。同温差下半加热方式PHP启动时间更低;启动温度随冷热段温差变大先升高后降低,同冷热段温差下启动温度相差不大但略高于全加热模式;达到稳态振荡时间随冷热段温差升高而降低,但都高于全加热模式下热管达到稳态振荡时间;两种非均匀加热方式的热阻随冷热段温差变大而升高且都高于同温差下全加热模式的热阻。(4)通过搭建该新型结构脉动热管动态传热性能实验系统,以全加热模式不同冷热段温差为典型研究热管沿X轴、Y轴两种不同布置方式下动态运行传热特性。结果表明;往复直线运行下两种布置方式热管启动时间较静态下会有不同程度上升,随动态频率F升高而升高,沿Y轴方式下热管启动时间更长。同动态频率,热管的启动时间总体随冷热段温差升高而降低,与全加热模式静态热管一样,但降低幅度更大;沿X轴方向布置时,同一动态频率下达稳态振荡时间在随冷热段温差升高先下降后升高,沿Y轴方向布置与之相反为先升高后下降;动态下两种布置方式热管启动温度均低于或维持静态下启动温度;动态运行工况下的热管热阻均低于或持平静态下热管热阻。图[46]表[5]参[80]
刘成[6](2020)在《工质品质因数及充装量对180~250K环路热管性能影响的理论与实验研究》文中提出环路热管是一种无源的气液两相传热装置,高传热效率和柔性远距离热传输能力等诸多优势使其在空间光学探测子系统配套的热控系统中得到广泛应用。随着目标特征的多样化,对应光学系统的工作温区逐渐宽泛,目标温区内可选的环路热管工质也日渐繁多,而工质选择或充装不合适可能导致环路热管传热性能受限而不满足工程需求,因此研究工质对环路热管性能的影响至关重要。基于对背景需求和调研结果的分析,本文主要从工质的热物性和充装量两个方面研究了工质对环路热管性能的影响。其中影响工质流动和换热的关键热物性通常被集总于工质的品质因数,因此对热物性的研究主要是通过研究工质品质因数对环路热管传热能力和传热效率的影响来实现。而对工质充装量影响的研究是通过环路热管稳态运行的数值模拟、不同充装量下环路热管传热性能的实验研究以及目标低温区内的补偿器可视化研究实现。为达成研究目标,本文根据基础要求和调研结果选择了乙烯、乙烷和丙烯为180~250 K目标温区内的备选工质,将多项工质品质因数进行了对比,重点分析了工质流动压降在环路热管各部件的分布情况。结果表明工质在毛细芯和气体管线的压降为主要压降,而Dunbar数的推导过程中对工质的主导压降选取不合理,Mishkinis准则的推导过程中对压降的简化计算不合理。基于上述对比分析并结合不同接触角对衡量工质应用于环路热管时对应传热能力大小的品质因数进行了优化。另外对衡量工质应用于环路热管时对应传热效率的品质因数的分析表明Joung参数和工质在饱和状态的dP/dT值的预测结果相同,乙烯的Joung参数和dP/dT值依次大于乙烷和丙烯,且这两项参数均随温度的升高而增大。对工质充装量影响的分析和模拟表明工质充装量能直接影响环路热管补偿器内的工质液位,从而影响毛细芯核心内的工质分布状态以及蒸发器向补偿器的漏热模式,并最终影响环路热管传热效率。当补偿器内工质液位不足以覆盖毛细芯核心时,蒸发器向补偿器的漏热量因相变换热的存在而明显较大,环路热管的传热效率也因此受到制约。为对上述理论分析实施对应的实验验证,设计制造了三套环路热管样机(LHP-1,LHP-2,LHP-3),搭建了工质充装系统,设计了基于石英补偿器和带合金弹簧的密封“O”形圈以及法兰结构的密封形式,搭建了基于高速摄像机和热真空实验台的可视化实验系统。相关验证结果表明充装系统的充装精度优于0.1g;石英补偿器和不锈钢法兰的连接结构能承受1.5 M Pa压力和液氮低温而无损,满足可视化实验需求。工质充装量对LHP-1传热性能影响的实验研究结果表明充装量过高和过低均会导致样机启动失败,但造成失败的具体原因不同。随着工质充装量的增多,LHP-1的启动时间先缩短后增长,传热温差先减小后增大,但合适范围内的充装量对LHP-1传热能力的影响不明显。LHP-3可视化实验中观测到的补偿器内工质液位以及测得的蒸发器工作温度均与环路热管稳态运行模型计算结果符合较好。当补偿器内工质液位低于引流管时,工质能在引流管外壁面形成冷凝和流动,相变换热导致蒸发器向补偿器的漏热量大从而限制环路热管的传热效率。基于引流管外壁面工质冷凝液滴流速计算的蒸发器向补偿器的漏热量与模型计算结果符合较好。当补偿器内工质液位在引流管和毛细芯核心顶端之间时,环路热管的传热效率最优。对LHP-1和LHP-2在不同热负荷和热沉温度下的传热能力和传热效率的实验研究结果表明环路热管传热极限的相对大小及变化趋势更符合优化品质因数的预测结果,传热极限的实验值在不同温度下与基于不同接触角而得的优化品质因数接近,优化品质因数预测环路热管传热能力的准确度优于Dunbar数和Mishkinis准则。目标温区内乙烯环路热管的传热热阻依次小于乙烷环路热管和丙烯环路热管,各传热热阻均随工作温度的升高而减小,实验结果与Joung参数和工质在饱和状态的dP/dT值的预测结果均符合良好,工质在气体管线的压降是影响环路热管传热效率的重要因素。工质在环路热管内的ΔP/(dP/dT)值能准确预测环路热管蒸发器换热系数的相对大小及变化趋势,同时还能用于预测同种工质应用于不同环路热管时蒸发器换热系数的大小及对应整体传热效率的高低。
刘云[7](2020)在《环路热虹吸管传热特性及两相流不稳定性研究》文中指出环路热虹吸管避免了传统热管的毛细极限和携带极限,同时提高了沸腾极限和粘性极限,可承受更高的热流密度,因而受到越来越多的关注且具有广泛应用前景。现有研究发现,环路热虹吸管的传热特性取决于内部两相流流型特征、沸腾和冷凝方式,外部传热条件等多种因素。其中,充液率对传热特性有重要影响,不同充液率下的热阻、均温特性、启动特性、极限热输运容量都有很大变化,在某些条件下还会出现不稳定现象,严重影响正常的传热和控温性能。本文针对环路热虹吸管的充液率和主要外部传热条件对传热性能及不稳定性开展了相关研究,主要工作如下:设计并搭建了传热实验台,系统地研究了环路热虹吸管传热特性。依据管内传热现象及特征的不同,将充液率分类为高、中、低三种范围,分析了热流密度、倾斜角、冷却水温三种因素在不同充液率下对环路热虹吸管内均温特性(η)、热阻特性(Rloop,Rsys)以及流动特性(W)的影响,并基于相变数Npch和充液率FR两个无量纲参数建立了稳定性分布图。结果表明,高、中、低三种充液率下分别存在单相流、间歇沸腾及局部瞬时蒸干的传热特征,热流密度、倾斜角及冷却水温会影响潜热与显热占比,进而对管内均温特性、热阻特性及流动特性产生复杂作用。设计并搭建了可视化实验台,研究了环路热虹吸管中不稳定性发生机理及波动特性。通过对实验结果的分析统计,定性地分析了环路热虹吸管中两相流不稳定性发生条件;通过管内流型变化与压力波动图像对比,分析了两相流不稳定现象的类型和机理;利用PSD和SD方法对蒸发段出口压力波动进行分析,获得了两相流不稳定波动特性(周期和振幅);对比分析了不同工质时下管内两相流不稳定性特性。研究结果表明:环路热虹吸管中两相流不稳定现象发生在中等充液率、热流密度适中的工况条件;管内经历“单相流—泡状流—搅混流—泡状流—单相流”的流型周期变化,从而证明了环路热虹吸管中两相流不稳定主要由间歇沸腾引起;实验发现R134a、水、无水乙醇三种工质中都存在间歇沸腾现象,且水中间歇沸腾更加复杂。设计并搭建了基于PIV技术的流速测量实验台,研究了高充液率下环路热虹吸管的流动特性。基于温度和压力参量,阐明了高充液率下环路热虹吸管的启动特性和流动换热特性;基于高充液率下流场图像,对比分析了不同流态下环路热虹吸管内气泡泵效应,并量化了气泡尺寸对气泡泵效应的影响。结果表明,高充液率下管内主要存在泡状流和单相流两种流态,泡状流平均流速(0.144m·s-1)是单相流平均流速(0.073m·s-1)的两倍,管内气泡泵效应明显,当气泡直径增大一倍时,流场平均流速增加约32%,气泡泵效应强化对流传热是高充液率下具有较高传热性能的主要原因;另外发现,高充液率下冷态启动时存在剧烈压力波动和传播,启动和稳态工作时,管内存在微弱的热声传热。采用FLUENT VOF模型,针对环路热虹吸管开展了数值仿真分析。建立了高中低三种充液率下(83%、64%、38%)环路热虹吸管内流动和传热模型,研究了高中低充液率下全管段的传热特性和流动特性,获得了全管段速度场、温度场、体积分数的分布,进一步阐明了中等充液率下的两相流不稳定现象发生机理。仿真结果表明,64%充液率下管内间歇沸腾周期为7.7s,管内流型变化与实验结果一致;38%充液率下管内蒸发段和冷凝段分别以搅混流和珠状凝结为主,热阻小于前两者。综上,本文完成了对环路热虹吸管传热特性的系统研究,获得了充液率及外部传热条件对传热性能和不稳定性的影响规律,并揭示了内部两相流流型变化、间歇沸腾等因素在不同充液率下的相互作用机制。本研究可为进一步提高环路热虹吸管的传热性能及安全可靠性,促进环路热虹吸管应用研发提供理论指导。
唐永乐[8](2020)在《基于丝网型吸液芯的超薄热管传热特性研究》文中指出热管作为一种高效的相变传热装置,具有导热能力强、稳定性高的优点,已广泛应用于电子器件散热。然而,电子器件的微型化、集成化和高性能化是其发展的必然趋势,如何解决狭小空间内高热流密度的散热问题是当代先进微电子芯片系统面临的一项关键技术挑战。超薄热管被认为是解决目前轻薄型电子设备散热问题的有效手段。但是,当前的超薄热管产品普遍存在传热性能过低的缺点,如何维持甚至提升其工作性能是热管超薄化过程中的首要目标。对吸液芯结构的优化是提升超薄热管传热性能的关键所在。由于传统烧结粉末或沟槽式吸液芯结构在热管进行超薄化时存在相互挤压或毛细压力过低的缺陷,所以具有厚度薄、渗透率高等优点的丝网型吸液芯成为超薄热管吸液芯结构的首选。故而,系统探究丝网结构参数对超薄热管传热性能的影响机制及明晰超薄尺度下丝网结构中的相变换热机理具有极大迫切性。鉴于此,本文以丝网型超薄热管为研究对象,从理论计算与分析、丝网吸液芯表面亲疏水改性及丝网型超薄热管传热性能实验探究三个方面进行了系统且深入的研究,主要开展的研究工作如下:首先,对具有不同目数和丝径的五组丝网吸液芯进行孔隙率、渗透率和有效毛细半径的理论计算。并基于热管基础理论,结合丝网吸液芯的结构参数和工质的物性参数,进一步估算各丝网吸液芯所对应的超薄热管的毛细极限。借用表面改性工艺,对丝网吸液芯的蒸发段进行超亲水改性,获得表面均匀分布纳米片结构且与水的接触角小于5 o的改性丝网吸液芯结构。同时,采用电沉积法,对丝网吸液芯的冷凝段进行超疏水改性,探究了沉积参数对表面浸润性的影响,当沉积时间为10 min,沉积电压为20 V时,丝网表面具有最优的超疏水性能。以最佳沉积参数对四组不同结构的丝网吸液芯进行表面改性,均获得超疏水性。超亲水表面的纳米结构增强了表面浸润性,增大了核化点数量,有利于提高沸腾传热的临界热流密度和传热系数;超疏水表面的纳米结构能够将膜状冷凝转变为滴状冷凝,减薄了冷凝液膜厚度,促进冷凝效率。其次,以不同结构的丝网吸液芯设计加工了五组超薄热管样品,并对其进行启动性能、稳态性能和多方位运行性能的实验测试。结果表明,丝网目数的增加可有效地提升其启动性能,使超薄热管不仅启动时间更短,且具有更优的均温性能。丝网结构(目数、丝径)决定了吸液芯的性能,并且其中存在一个相互矛盾的点,即吸液芯的毛细力与液体的流动阻力。因此,对丝网结构参数的选择存在一个最佳值。本文所研究的样品中,丝网目数为180目的样品最优的传热性能。而在多方位实验中,目数为220目的丝网吸液芯可以有效提升超薄热管的抗重力工作稳定性,使其在不同角度下热性能的偏离程度最小。最后,针对丝网型超薄热管的结构设计与开发,全面系统地探究了超薄热管外形尺寸、充液率以及蒸汽通道高度占高比等参数对其传热特性的影响规律。通过实验测试超薄热管的运行温度、传热热阻以及最大热传输量等性能指标,掌握丝网型超薄热管结构参数的设计标准。基于实验数据,构建可准确预测不同工况下超薄热管运行温度的经验模型,为其生产与应用提供有效指导。
范是龙[9](2020)在《脉动热管散热装置传热性能实验研究与应用》文中研究表明随着电子信息产业的高速发展和电子产品的大量普及,电子元器件正在朝着微型化、高度集成化趋势发展。电子元器件的工作效率和安全性受温度影响较为明显,如果无法有效地进行冷却,电子元器件的性能就会恶化,甚至烧毁,给整个系统造成巨大损失。传统的散热方式已经无法满足现在和未来的发展需求。因此,开发一种新型的散热设备、提高散热能力是迎接未来挑战的必然要求。脉动热管是一种新型的散热元件,由于其结构简单、成本低廉、传热效率高和布置灵活等特点而被广泛关注。脉动热管的传热性能主要受几何参数、工质物性和运行工况等因素的影响。其中,几何参数和运行工况的研究对脉动热管实际应用具有重要指导意义。为了深入研究几何参数和运行工况对脉动热管传热性能的影响,以期为改善脉动热管传热性能提供理论支撑。本文实验研究是在第二类边界条件下,通过对温度振荡曲线与红外热像仪图像相结合的方式对实验数据进行了分析。主要研究内容及相关结论如下:(1)利用量纲分析和受力分析相结合的方法,阐述了重力对脉动热管运行特性的影响,为改变脉动热管角度以合理利用重力的工程应用提供了理论基础。(2)对单层单排脉动热管,在不同角度下的启动特性和准稳态振荡期间传热性能进行了研究。通过改变角度,充分发挥连通管结构的优势,改善脉动热管的启动和传热性能。研究发现,侧倾角为90°时,脉动热管具有最短的启动时间、最低的启动温度和最小的跳跃温差。并且,在准稳态运行过程中没有出现间歇现象。(3)设计了具有公共连通管的单层双排脉动热管,并分别对连通管接通和断开的运行工况进行了实验研究。研究表明,连通管接通时,能够促进工质在两侧管路间的流动,有利于脉动热管在较低热负荷下启动;连通管断开后,倾角为90°时,脉动热管两侧管路的温度变化趋势呈现高度的一致性。(4)针对单排和双排脉动热管,在不同工况下的传热热阻进行了分析。结果显示,在侧倾角为90°时,单排和双排脉动热管都具有较小的传热热阻。对于双排脉动热管,当连通管接通时,低热负荷情况下,脉动热管具有良好的启动特性和传热性能;当连通管断开时,高热负荷情况下,脉动热管具有较小的传热热阻、较高的传热效率。(5)对脉动热管在电子元器件散热、LED照明设备散热、航天领域、太阳能领域和余热回收领域的应用进行了探讨和展望。
徐路遥[10](2020)在《自驱动气液脉动相变均热板内流动与传热特性研究》文中研究表明自驱动气液脉动相变均热板是一种基于蒸发-冷凝耦合相变传热原理的高效传热元件,具有传热性能好、结构简单、均温性好、环境适应性强以及重力敏感性低等优点,是满足高热流密度大功耗电子元器件散热需求的优选方案。因此,开展自驱动气液脉动相变均热板传热性能研究,深入揭示其内部流动与传热特性,具有重要的学术价值和应用前景。目前,国内外学者对自驱动气液脉动相变均热板已开展了一定的理论与实验研究,但更多关注的是单一热源条件下自驱动气液脉动相变均热板的传热特性,对于多热源条件下均热板传热性能的研究还比较缺乏,对不同工作条件下(不同倾角以及不同加热模式)均热板内工质流动与传热特性的了解还不够充分。为此,本论文研制了具有不同蛇形通道结构的自驱动气液脉动相变均热板,开展了在不同加热模式、不同工作倾角以及不同热负荷等工况参数下的均热板内流动与传热特性研究。概括起来,本论文主要研究内容与研究结果如下:(1)分别设计并研制了具有均匀及非均匀单回路蛇形通道的自驱动气液脉动相变均热板,搭建了多热源加热模式下均热板传热性能测试平台,实验研究了三种多热源加热模式下工作倾角以及热负荷等工况条件对这两种蛇形通道均热板的工质流动、均温性能、传热性能的影响,分析比较了均匀及非均匀单回路蛇形通道均热板传热性能之间的差异。研究结果表明:单回路蛇形通道均热板在0°工作倾角下具有静止、小幅脉动、伴有循环发生的脉动、持续循环运行四种运行模式,且持续循环运行模式下均热板的传热性能最好。而非均匀单回路蛇形通道均热板具有比均匀单回路蛇形通道均热板更好的传热性能。研究还发现,倾角对两种单回路蛇形通道均热板的传热性能影响不大,在双热源上部加热模式下,当工作倾角在0°~90°范围内变化时,均匀及非均匀单回路蛇形通道均热板的传热性能变化范围≤10%。在双热源下部加热模式下,非均匀单回路蛇形通道均热板的传热性能好于均匀单回路蛇形通道均热板。在四热源全加热模式下,均匀单回路蛇形通道均热板内工质流动不顺畅,导致其传热性能较低,而非均匀单回路蛇形通道均热板的热阻则明显低于铝板,且对工作倾角敏感度较低。(2)基于单回路蛇形通道均热板的研究结果,设计并研制了复合式蛇形通道均热板,实验研究了热负荷以及工作倾角等工况参数对复合式蛇形通道均热板的工质流动、均温性能、传热性能的影响,分析比较了通道结构(均匀及非均匀蛇形通道)对复合式均热板传热性能的影响。研究结果表明:在双热源上加热模式下,复合式蛇形通道均热板内工质随着热负荷的升高依次经历了静止、间歇脉动、伴有循环的脉动、持续循环运行四种运行模式。随着工作倾角的增加,复合式均匀及非均匀蛇形通道均热板的传热性能变化不大,表明两种均热板都具有良好的抗重力性。在双热源下加热模式下,两种复合式蛇形通道均热板的传热性能差异随着工作倾角的升高不断缩小,非均匀复合式蛇形通道均热板在0°~90°工作倾角范围内的传热性能可以达到纯铝的3倍,且在0°~90°范围内相对变化≤10%,且非均匀复合式蛇形通道均热板的传热性能与非均匀单回路蛇形通道均热板传热性能相比提高了2.4倍。在四热源加热模式下,两种复合式蛇形通道均热板的传热性能在不同工作倾角下的变化趋势与前两种加热模式下的变化趋势相同,非均匀复合式蛇形通道均热板在0°~90°工作倾角范围内的传热性能可以达到纯铝的1.8倍,比非均匀单回路蛇形通道均热板提高约40%。(3)为深入了解多热源模式下自驱动均热板内的气液两相流动行为及传热性能,设计并研制了串联通道式自驱动均热板,研究非均匀加热模式下的工作倾角以及热负荷等工况参数对自驱动均热板的温度脉动特征以及传热性能的影响。研究结果表明:串联通道式自驱动均热板左右两侧通道内工质的流动状态是相互影响的,在均匀和非均匀的多热源加热模式下,自驱动均热板随着热负荷的升高依次经历静止(S)、间歇脉动(S&P)、伴随有循环产生的脉动(P&C)以及循环(C)四种工质运行状态。在均匀加热模式下,均热板左右两侧的传热性能差异较小,且0°倾角下均热板整体的传热性能最好,90°倾角下最差,不同倾角之间的传热性能差异随着热负荷的升高在不断的缩小;在非均匀加热模式下,当均热板处于水平状态时,左右两侧中高热负荷侧的运行性能更好;若加热不均匀程度相同,则高热负荷侧处于更低位置时,工作倾角越大,板内工质更容易启动且运行状态更好,而高热负荷侧处于较高位置时均热板的均温性更好。但当热负荷增加到一定程度时,高热负荷侧的高度对热阻的影响较弱,均热板左右两侧的传热性能几乎一致。
二、高传热能力热管的理论分析及实验研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高传热能力热管的理论分析及实验研究(论文提纲范文)
(1)环路热管蒸发器和储液器可视化及仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景与研究意义 |
1.2 环路热管起源及工作原理 |
1.3 工质充装量对热管性能的影响 |
1.4 环路热管可视化研究现状 |
1.5 环路热管蒸发器数值模拟 |
1.6 本文主要研究内容 |
第2章 环路热管整机压降模型及蒸发器数学模型 |
2.1 环路热管整机压降模型 |
2.1.1 环路热管系统压降校核 |
2.1.2 气/液管线压降计算 |
2.1.3 冷凝器内压降计算 |
2.1.4 蒸汽槽道压降计算 |
2.1.5 毛细芯压降计算 |
2.2 蒸发器-储液器模型 |
2.2.1 环路热管蒸发器模型数学描述 |
2.2.2 边界条件 |
2.2.3 CFD计算软件介绍 |
2.2.4 多孔介质毛细芯抽吸验证 |
2.3 本章小结 |
第3章 环路热管蒸发器可视化实验系统介绍 |
3.1 环路热管样机设计 |
3.1.1 环路热管主要部件 |
3.1.2 工质选择 |
3.1.3 保压及密封测试 |
3.2 可视化实验系统搭建 |
3.2.1 实验系统介绍 |
3.2.2 绝热设计 |
3.2.3 数据采集和控制系统 |
3.2.4 工质充装系统 |
3.2.5 图像采集系统 |
3.3 本章小结 |
第4章 不同加热方式可视化实验结果及分析 |
4.1 不同加热方式实验方法与步骤 |
4.2 实验结果与分析 |
4.2.1 环路热管启动过程 |
4.2.2 热阻特性分析 |
4.2.3 蒸发器中心通道可视化结果与分析 |
4.3 不同加热方式可视化实验总结 |
4.4 本章小结 |
第5章 不同充液率可视化实验及仿真结果分析 |
5.1 不同充液率可视化实验结果及分析 |
5.1.1 不同充液率环路热管启动过程 |
5.1.2 不同充液率对热管系统传热性能的影响 |
5.1.3 蒸发器中心通道内部成核现象 |
5.1.4 储液器内工质气液界面变化 |
5.1.5 不同充液率可视化实验小结 |
5.2 蒸发器数值模拟与实验对比 |
5.2.1 模型边界条件设置 |
5.2.2 热载荷对蒸发器及储液器内部传热传质的影响 |
5.2.3 充液率对蒸发器及储液器内部传热传质的影响 |
5.2.4 引液管对蒸发器及储液器内部传热传质的影响 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(2)用于多点热源热控技术的多蒸发器回路热管研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景与研究意义 |
1.2 回路热管基本原理 |
1.2.1 回路热管的构成及功能 |
1.2.2 多孔介质毛细作用 |
1.2.3 回路热管热力学过程分析 |
1.2.4 传热极限 |
1.3 常见回路热管介绍 |
1.4 多蒸发器回路热管的研究现状 |
1.4.1 多蒸发器回路热管发展及实验研究现状 |
1.4.2 多蒸发器回路热管理论计算模型研究现状 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 多蒸发器回路热管设计及实验系统 |
2.1 基本构型设计和分析 |
2.2 工质选取 |
2.3 蒸发器设计 |
2.4 补偿器设计 |
2.5 工质充装及系统 |
2.6 样机及实验装置系统 |
2.7 误差分析 |
2.8 本章小节 |
第3章 多蒸发器回路热管的数学模型建立和模拟计算 |
3.1 多蒸发器回路热管的一维稳态建模 |
3.1.1 建模的基本假设 |
3.1.2 热流分析 |
3.1.3 各部件的模型建立和计算 |
3.2 多蒸发器回路热管的求解 |
3.3 本章小结 |
第4章 网状式管路并联的多蒸发器回路热管实验研究 |
4.1 蒸发器并联的性能探究 |
4.1.1 250K温区双蒸发器回路热管启动与运行 |
4.1.2 170K温区双蒸发器回路热管启动与运行 |
4.1.3 实验结果讨论 |
4.2 三蒸发器回路热管的实验研究 |
4.2.1 三蒸发器回路热管的启动特性研究 |
4.2.2 三蒸发器回路热管的运行特性研究 |
4.2.3 实验结果讨论 |
4.3 实验结果与理论计算的对比 |
4.4 本章小结 |
第5章 双层冷凝器结构的多蒸发器回路热管设计及实验研究 |
5.1 双层冷凝器结构的多蒸发器回路热管的设计制造 |
5.1.1 双层冷凝器的设计方案 |
5.1.2 双层冷凝器的结构和工艺改进 |
5.1.3 工质及温区的选取 |
5.1.4 蒸发器及管线布置 |
5.2 实验装置与系统 |
5.3 四蒸发器回路热管的运行特性研究 |
5.3.1 单蒸发器回路热管性能测试 |
5.3.2 不同加热方式下运行特性研究 |
5.3.3 逆重力条件下的运行特性研究 |
5.3.4 动态变加热功率下的运行特性研究 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 未来研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)应用于空分纯化系统的多级相变储热方法及其传热强化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 相变储热技术研究现状 |
1.2.1 单一传热强化技术 |
1.2.2 组合传热强化技术 |
1.2.3 倾角对熔化的影响 |
1.2.4 多级相变储热技术 |
1.3 研究目标与方法 |
1.3.1 主要存在问题 |
1.3.2 主要研究工作 |
第2章 重力促进PCM熔化过程的作用机理 |
2.1 问题分析及可视化实验 |
2.1.1 通用坐标及物理模型 |
2.1.2 方腔实验装置介绍 |
2.1.3 固液演化过程可视化 |
2.2 二维方腔内固液相变的数值建模 |
2.2.1 控制方程 |
2.2.2 模型有效性验证 |
2.3 夹角γ对PCM熔化过程作用分析 |
2.3.1 熔化时间对比 |
2.3.2 自然对流强化效果 |
2.3.3 特定夹角液化率演化 |
2.3.4 固液和温度分布演化 |
2.4 本章小结 |
第3章 组合式传热强化结构特性及多目标优化 |
3.1 组合式相变储热单元数值建模 |
3.1.1 `物理模型及控制方程 |
3.1.2 模型有效性验证 |
3.2 组合式传热强化结构特性对比 |
3.2.1 主要几何参数影响 |
3.2.2 温度及固液分布演化 |
3.2.3 实时熔化速率对比 |
3.2.4 热源与PCM相对几何关系 |
3.3 基于响应面法的多目标计算模型 |
3.3.1 NPCM物性计算 |
3.3.2 多目标函数构建 |
3.3.3 微分进化算法 |
3.4 储热速率和储热密度的作用关系 |
3.4.1 回归模型和参数敏感性 |
3.4.2 权重系数组合影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 考虑PCM质量的多级相变储热系统热性能分析 |
4.1 稳态热源下的温焓图应用 |
4.1.1 储放热过程的图描述 |
4.1.2 具体应用与改进步骤 |
4.1.3 典型案例的应用分析 |
4.2 非稳态热源下的动态传热模型及DE算法 |
4.2.1 多级相变系统基础定义 |
4.2.2 多级相变系统传热过程 |
4.2.3 五种自定义的典型热源 |
4.2.4 基础热力学评价参数 |
4.2.5 目标函数及约束条件 |
4.3 多级相变系统关键参数计算及性能分析 |
4.3.1 六个目标函数对比 |
4.3.2 五种热源下的PCM温度变化 |
4.3.3 “切换”与放热时间的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 多级相变储热器设计及其在空分纯化系统中的应用 |
5.1 余热源特性分析及相变储热器参数计算 |
5.1.1 数据采集与分析 |
5.1.2 温度函数解析解 |
5.1.3 物性参数计算 |
5.2 可回收余热的空分纯化系统实验台设计 |
5.2.1 双级相变储热器 |
5.2.2 实验台部件参数 |
5.2.3 实验台运行流程 |
5.3 相变储热器和空分纯化系统性能评估 |
5.3.1 储热单元内PCM相变过程 |
5.3.2 储放热性能及余热回收率 |
5.4 本章小结 |
第6章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
附录 |
作者简历及在学期间所取得的研究成果 |
致谢 |
(4)气流—喷动床中热管辅助传热的干燥研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 油页岩简介 |
1.2.1 油页岩概述 |
1.2.2 油页岩储量及分布 |
1.2.3 油页岩综合利用研究现状 |
1.3 喷动床研究概述 |
1.3.1 喷动床流态化简介 |
1.3.2 喷动床气固两相流动特性的研究状况 |
1.3.3 喷动床传热传质研究现状 |
1.4 喷动床流动与传热调控研究现状 |
1.4.1 床身结构改进法 |
1.4.2 内构件改进法 |
1.4.3 外场辅助法 |
1.5 本文的研究意义及内容 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 本文研究内容 |
2 油页岩热管辅助的气流-喷动床实验装置及理论基础 |
2.1 油页岩热管辅助的气流-喷动床实验平台 |
2.1.1 气流-喷动床 |
2.1.2 内热式热管结构 |
2.2 动力及测量系统 |
2.3 气固两相流体动力学模型理论 |
2.3.1 数值模拟方法 |
2.3.2 数学模型 |
2.3.3 气固两相流体动力学模型假设 |
2.4 本章小结 |
3 油页岩热管辅助的气流-喷动床的气固流动特性实验及模拟研究 |
3.1 流体动力学特性实验及结果分析 |
3.1.1 实验工况及方法 |
3.1.2 热管结构对油页岩流体动力学特性的影响 |
3.1.3 不同静床层高度下对油页岩流体动力学的影响 |
3.1.4 物料粒径对于油页岩流体动力学的影响 |
3.1.5 操作方式对于油页岩流体动力学的影响 |
3.2 数值模型建立 |
3.2.1 物理模型的构建 |
3.2.2 边界条件及模型设置 |
3.2.3 网格划分及无关性验证 |
3.2.4 数值模型的验证 |
3.3 模拟结果讨论与分析 |
3.3.1 热管结构对床内气固两相分布的影响 |
3.3.2 壁面滑移系数对于流体动力学的影响 |
3.3.3 颗粒间的碰撞恢复系数对于流体动力学的影响 |
3.3.4 颗粒与壁面碰撞恢复系数对于流体动力学的影响 |
3.4 本章小结 |
4 油页岩热管辅助的气流-喷动床的干燥特性实验研究 |
4.1 干燥实验工况及方法 |
4.1.1 实验物料 |
4.1.2 干燥参数的测定 |
4.1.3 热态实验装置流程及操作方法 |
4.2 干燥实验结果与分析 |
4.2.1 热管结构对油页岩干燥特性的影响 |
4.2.2 床层高度对油页岩干燥特性的影响 |
4.2.3 气体温度对油页岩干燥特性的影响 |
4.2.4 气体速度对油页岩干燥特性的影响 |
4.2.5 颗粒粒径对油页岩干燥特性的影响 |
4.2.6 初始含湿量对油页岩干燥特性的影响 |
4.3 跨域连续循环操作下油页岩干燥特性分析 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(5)一种新型结构脉动热管性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题的背景及意义 |
1.2 脉动热管概述 |
1.2.1 脉动热管的结构 |
1.2.2 脉动热管工作原理 |
1.2.3 脉动热管性能的影响因素 |
1.3 脉动热管研究现状 |
1.3.1 脉动热管的可视化研究 |
1.3.2 脉动热管的实验研究 |
1.3.3 脉动热管的理论研究 |
1.3.4 脉动热管的应用研究 |
1.4 本课题的主要工作 |
1.5 本章小结 |
第二章 实验系统与测试方法 |
2.1 实验装置 |
2.2 实验系统 |
2.3 测试方法 |
2.4 实验数据处理 |
2.5 误差分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 不同冷热段温差下该新型PHP静态传热特性研究 |
3.1 冷热段温差?T=2℃热管传热特性 |
3.2 冷热段温差?T=4℃热管传热特性 |
3.3 冷热段温差?T=8℃热管传热特性 |
3.4 实验结果与分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 非均匀加热方式对该新型PHP静态传热性能研究 |
4.1 半加热方式下PHP热管性能 |
4.2 中部加热方式下PHP热管性能 |
4.3 非均匀加热方式对该新型PHP传热特性分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 该新型PHP动态传热性能研究 |
5.1 实验系统布置 |
5.2 沿X轴方向布置方式 |
5.2.1 全加热方式冷热段温差?T=2℃PHP动态传热特性 |
5.2.2 全加热方式冷热段温差?T=4℃PHP动态传热特性 |
5.2.3 全加热方式冷热段温差?T=8℃PHP动态传热特性 |
5.3 沿Y轴方向布置方式 |
5.3.1 全加热方式冷热段温差?T=2℃PHP动态传热特性 |
5.3.2 全加热方式冷热段温差?T=4℃PHP动态传热特性 |
5.3.3 全加热方式冷热段温差?T=8℃PHP动态传热特性 |
5.4 该新型结构PHP动态传热特性分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(6)工质品质因数及充装量对180~250K环路热管性能影响的理论与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 环路热管研究和发展现状 |
1.2.1 环路热管的起源及工作原理 |
1.2.2 不同工质环路热管的研究 |
1.3 工质品质因数的研究 |
1.4 工质充装量对环路热管性能影响的研究 |
1.5 流体可视化研究 |
1.6 环路热管的数值模拟 |
1.7 本文的主要研究内容 |
第2章 工质品质因数及充装量对环路热管性能影响的理论研究 |
2.1 衡量环路热管传热能力的工质品质因数 |
2.1.1 传统热管工质品质因数 |
2.1.2 Dunbar数 |
2.1.3 Mishkinis准则 |
2.1.4 品质因数的优化 |
2.2 衡量环路热管稳态传热效率的工质品质因数 |
2.3 工质充装量的影响 |
2.4 工质充装量对环路热管稳态运行的数值模拟研究 |
2.4.1 基本假设 |
2.4.2 换热计算 |
2.4.3 压降计算 |
2.4.4 数值模拟流程 |
2.5 本章小结 |
第3章 环路热管实验系统 |
3.1 高精度工质充装系统的设计与验证 |
3.1.1 设计原理及系统组成 |
3.1.2 充装工艺 |
3.1.3 充装精度的验证 |
3.2 环路热管样机 |
3.2.1 主要部件 |
3.2.2 可视化补偿器 |
3.3 低温真空实验系统介绍 |
3.4 实验方法 |
3.4.1 环路热管性能测试实验流程 |
3.4.2 补偿器的低温可视化实验 |
3.5 本章小结 |
第4章 工质充装量对环路热管性能影响的实验研究 |
4.1 乙烷充装量对LHP-1性能影响的实验研究 |
4.2 乙烯充装量对LHP-1性能影响的实验研究 |
4.3 环路热管补偿器的可视化实验研究 |
4.4 可视化实验研究结果与数值模拟结果的对比 |
4.5 微重力条件下的工质充装量影响分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 环路热管传热性能的实验研究及品质因数的验证 |
5.1 LHP-1传热极限的实验研究及对应品质因数的验证 |
5.2 LHP-2传热极限的实验研究及对应品质因数的验证 |
5.3 LHP-1及LHP-2 稳态传热热阻的实验研究及对应品质因数的验证 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文回顾与总结 |
6.2 本文的创新点 |
6.3 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(7)环路热虹吸管传热特性及两相流不稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题的背景及意义 |
1.2 热管技术 |
1.2.1 传统热管 |
1.2.2 平板热管 |
1.2.3 脉动热管 |
1.2.4 环路热管 |
1.2.5 热虹吸管 |
1.3 环路热虹吸管研究现状与发展趋势 |
1.3.1 应用研究 |
1.3.2 传热和流动特性研究 |
1.3.3 不稳定现象研究 |
1.4 研究目的及内容 |
1.4.1 研究目的 |
1.4.2 研究内容 |
第2章 不同充液率下环路热虹吸管传热特性实验研究 |
2.1 传热特性实验台 |
2.1.1 环路热虹吸管 |
2.1.2 加热系统和冷却系统 |
2.1.3 测量系统 |
2.1.4 误差分析 |
2.2 不同充液率下传热特征分析 |
2.2.1 高充液率温度变化 |
2.2.2 中充液率温度变化 |
2.2.3 低充液率温度变化 |
2.2.4 热力学特性对比 |
2.3 不同充液率下均温特性对比 |
2.3.1 热流密度的影响 |
2.3.2 冷却水温的影响 |
2.4 不同充液率下热阻特性对比 |
2.5 不同充液率下流动特性对比 |
2.6 不同充液率下不稳定分布图谱 |
2.7 本章小结 |
第3章 高充液率下环路热虹吸管流动特性实验研究 |
3.1 非接触式流场实验台 |
3.1.1 环路热虹吸管实验件 |
3.1.2 加热系统和冷却系统 |
3.1.3 PIV测速系统 |
3.1.4 数据采集系统 |
3.2 高充液率下运行特性分析 |
3.2.1 冷态启动特性 |
3.2.2 流动换热特性 |
3.3 高充液率下流场分析 |
3.3.1 气泡泵效应分析 |
3.3.2 气泡尺寸影响分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 环路热虹吸管两相流不稳定性实验研究 |
4.1 可视化实验台 |
4.2 不稳定性发生条件分析 |
4.3 不稳定性类型分析 |
4.4 不稳定性特征分析 |
4.5 不同工质间歇沸腾研究 |
4.5.1 蒸馏水 |
4.5.2 无水乙醇 |
4.6 本章小结 |
第5章 环路热虹吸管传热和流动特性数值模拟 |
5.1 数学模型 |
5.1.1 物理模型 |
5.1.2 数值求解 |
5.1.3 求解方法 |
5.1.4 初始条件和边界条件 |
5.1.5 网格划分和独立性验证 |
5.2 计算结果与分析 |
5.2.1 模型验证 |
5.2.2 高充液率模拟结果 |
5.2.3 中充液率模拟结果 |
5.2.4 低充液率模拟结果 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 本文研究结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 未来研究展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(8)基于丝网型吸液芯的超薄热管传热特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 超薄热管的概述 |
1.2.1 超薄热管的定义与分类 |
1.2.2 超薄平板型热管的研究进展 |
1.2.3 超薄环路热管的研究进展 |
1.3 超薄热管吸液芯的研究进展 |
1.3.1 超薄热管吸液芯分类 |
1.3.2 丝网吸液芯的研究进展 |
1.4 课题来源及本文主要研究内容 |
1.4.1 研究目的 |
1.4.2 主要研究内容 |
第二章 丝网结构参数及超薄热管传热性能的理论分析 |
2.1 引言 |
2.2 丝网结构参数的理论计算 |
2.2.1 丝网吸液芯的孔隙率 |
2.2.2 丝网吸液芯的渗透率 |
2.2.3 丝网吸液芯的有效毛细半径 |
2.3 超薄热管传热性能的理论计算 |
2.3.1 热管的传热极限 |
2.3.2 丝网型超薄热管的毛细极限估算 |
2.4 本章小结 |
第三章 丝网表面的超亲水和超疏水改性 |
3.1 引言 |
3.2 超亲水丝网表面的制备及表征 |
3.2.1 超亲水表面制备方法与实验装置 |
3.2.2 超亲水丝网表面形貌表征及接触角测试 |
3.3 超疏水丝网表面的制备及表征 |
3.3.1 超疏水表面制备方法与实验装置 |
3.3.2 沉积时间对膜层微观结构和浸润性能的影响 |
3.3.3 沉积电压对膜层微观结构和浸润性能的影响 |
3.3.4 不同丝网结构的超疏水表面形貌表征 |
3.4 本章小结 |
第四章 丝网结构对超薄热管热性能的影响探究 |
4.1 引言 |
4.2 实验系统 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 实验台与实验仪器 |
4.2.3 不确定度分析 |
4.3 启动性能分析 |
4.3.1 启动速度 |
4.3.2 平衡温差 |
4.4 稳态性能分析 |
4.4.1 运行温度曲线 |
4.4.2 轴向温度分度及蒸发端温度 |
4.4.3 热阻析 |
4.5 多方位运行性能探究 |
4.5.1 各角度下的运行特性 |
4.5.2 角度对传热性能的影响 |
4.5.3 抗重力稳定性分析 |
4.6 传热性能预测模型 |
4.6.1 模型建立 |
4.6.2 预测结果与实验数据的验证 |
4.7 本章小结 |
第五章 丝网型超薄热管设计参数影响探究 |
5.1 引言 |
5.2 外部结构参数的影响探究 |
5.2.1 超薄热管的器件长度 |
5.2.2 超薄热管的器件宽度和厚度 |
5.3 充液率的影响探究 |
5.3.1 动态运行特性分析 |
5.3.2 启动特性分析 |
5.3.3 蒸发端温度分析 |
5.3.4 传热热阻分析 |
5.4 蒸汽通道占高比的影响 |
5.4.1 升温率分析 |
5.4.2 最小热阻分析 |
5.4.3 最大热传输量分析 |
5.5 传热性能的预测模型 |
5.5.1 对外部结构参数的预测模型 |
5.5.2 对充液率及蒸汽通道高度占高比的预测模型 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 论文创新性 |
6.3 课题展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(9)脉动热管散热装置传热性能实验研究与应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究技术背景 |
1.1.1 小空间、高热流散热技术需求 |
1.1.2 小空间、高热流散热技术及存在问题 |
1.2 脉动热管简介 |
1.3 脉动热管国内外研究现状 |
1.3.1 脉动热管理论研究 |
1.3.2 脉动热管实验研究 |
1.3.2.1 管内工质对传热性能的影响 |
1.3.2.2 充液率对传热性能的影响 |
1.3.2.3 结构特性对传热性能的影响 |
1.3.2.4 倾角对传热性能的影响 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 脉动热管传热性能分析理论基础 |
2.1 传热性能影响因素分析 |
2.1.1 传热过程量纲分析 |
2.1.2 管内工质受力分析 |
2.2 脉动热管启动定义 |
2.2.1 启动时间 |
2.2.2 启动温度 |
2.2.3 启动功率 |
2.3 脉动热管技术性能评价指标 |
2.3.1 传热热阻 |
2.3.2 蒸发段和冷凝段温差 |
2.3.3 热稳定性 |
2.4 本章小结 |
第3章 实验系统及实验方法 |
3.1 实验系统简介 |
3.2 实验方法 |
3.3 误差分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 单排脉动热管传热性能分析 |
4.1 启动阶段特性分析 |
4.1.1 脉动热管倾角为0°时启动特性 |
4.1.2 脉动热管倾角为180°时启动特性 |
4.1.3 脉动热管侧倾角为90°时启动特性 |
4.2 准稳态运行特性分析 |
4.2.1 脉动热管倾角为0°时准稳态运行特性 |
4.2.2 脉动热管倾角为180°时准稳态运行特性 |
4.2.3 脉动热管侧倾角为90°时准稳态运行特性 |
4.3 单排脉动热管传热性能分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 双排脉动热管传热性能分析 |
5.1 启动及运行特性分析 |
5.1.1 连通管接通时双排脉动热管启动及运行特性 |
5.1.1.1 脉动热管倾角为0°时启动及运行特性 |
5.1.1.2 脉动热管侧倾角为90°时启动及运行特性 |
5.1.1.3 脉动热管倾角为90°水平时启动及运行特性 |
5.1.2 连通管断开时双排脉动热管启动及运行特性 |
5.1.2.1 脉动热管倾角为0°时启动及运行特性 |
5.1.2.2 脉动热管侧倾角为90°时启动及运行特性 |
5.1.2.3 脉动热管倾角为90°时启动及运行特性 |
5.2 双排脉动热管传热性能分析 |
5.2.1 连通管接通时传热性能分析 |
5.2.2 连通管断开时传热性能分析 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论及应用展望 |
6.1 本文主要结论 |
6.2 本文创新点及意义 |
6.3 应用技术展望 |
6.3.1 脉动热管在电子信息领域的应用 |
6.3.2 脉动热管在LED照明领域的应用 |
6.3.3 脉动热管在航天科技领域的应用 |
6.3.4 脉动热管在太阳能热利用领域的应用 |
6.3.5 脉动热管在低温余热回收技术领域的应用 |
参考文献 |
在学期间发表的学术论文及其他成果 |
在学期间参加专业实践及工程项目研究工作 |
致谢 |
(10)自驱动气液脉动相变均热板内流动与传热特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 自驱动气液脉动相变工作原理及特点概述 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 均热板可视化实验研究 |
1.3.2 均热板传热特性实验研究 |
1.3.3 多热源模式下均热板传热性能实验研究 |
1.3.4 均热板传热性能强化方法研究 |
1.4 本论文的研究内容 |
1.5 本章小结 |
第二章 多热源模式下单回路蛇形通道均热板内流动与传热特性研究 |
2.1 实验系统与实验方法 |
2.1.1 单回路蛇形通道均热板的设计与研制 |
2.1.2 实验原理 |
2.1.3 实验系统 |
2.1.4 实验方法与实验步骤 |
2.1.5 实验数据处理 |
2.1.6 误差分析 |
2.2 结果分析与讨论 |
2.2.1 双热源上加热模式 |
2.2.2 双热源下加热模式 |
2.2.3 四热源加热模式 |
2.3 本章小结 |
第三章 多热源模式下复合式蛇形通道均热板内流动与传热特性研究 |
3.1 实验系统与实验方法 |
3.1.1 复合式蛇形通道均热板的设计与研制 |
3.1.2 实验原理 |
3.2 结果分析与讨论 |
3.2.1 双热源上加热模式 |
3.2.2 双热源下加热模式 |
3.2.3 四热源加热模式 |
3.3 本章小结 |
第四章 多热源非均匀加热下串联通道式自驱动均热板传热特性研究 |
4.1 实验系统与实验方法 |
4.1.1 串联通道式自驱动均热板的设计与研制 |
4.1.2 实验原理 |
4.1.3 实验系统 |
4.1.4 实验方法与实验步骤 |
4.1.5 实验数据处理 |
4.1.6 误差分析 |
4.2 实验结果与讨论 |
4.2.1 串联通道式自驱动均热板温度脉动特性分析 |
4.2.2 串联通道式自驱动均热板均温性能分析 |
4.2.3 串联通道式自驱动均热板传热性能分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间取得的主要学术成果 |
四、高传热能力热管的理论分析及实验研究(论文参考文献)
- [1]环路热管蒸发器和储液器可视化及仿真研究[D]. 陈玉. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [2]用于多点热源热控技术的多蒸发器回路热管研究[D]. 鲁得浦. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [3]应用于空分纯化系统的多级相变储热方法及其传热强化研究[D]. 张春伟. 浙江大学, 2021
- [4]气流—喷动床中热管辅助传热的干燥研究[D]. 董瑞庭. 大连理工大学, 2021(01)
- [5]一种新型结构脉动热管性能研究[D]. 李德辉. 安徽建筑大学, 2021(08)
- [6]工质品质因数及充装量对180~250K环路热管性能影响的理论与实验研究[D]. 刘成. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(03)
- [7]环路热虹吸管传热特性及两相流不稳定性研究[D]. 刘云. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [8]基于丝网型吸液芯的超薄热管传热特性研究[D]. 唐永乐. 华南理工大学, 2020(02)
- [9]脉动热管散热装置传热性能实验研究与应用[D]. 范是龙. 长春工程学院, 2020(04)
- [10]自驱动气液脉动相变均热板内流动与传热特性研究[D]. 徐路遥. 扬州大学, 2020(06)