新型重力热管换热器稳态传热特性的数值模拟

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1、新型重力热管换热器稳态传热特性的数值模拟曹双俊，曹小林，王芳芳，曾伟，谭志文，黄晓峰（中南大学能源科学与工程学院，湖南，长沙，410083）摘要：提出新型结构形式的重力热管换热器，通过合理简化，建立了单根竖直管道的稳态传热物理模型，分别对冷凝段、绝热段和蒸发段建立了相应的稳态传热数学模型，应用等热流密度边界条件并通过工程方程求解器（EES）进行了数值计算。计算结果表明：冷凝段和蒸发段壁面平均温度的计算结果与实验测量值非常接近，计算结果可以合理反映出管道内液池高度和液膜在管道内壁面的分布情况，但加热功率为360W时，运行热阻的计算结果与实验值偏差较大，

2、运行热阻的计算结果不能较好地反映充液率对运行热阻的影响规律。关键词：重力热管；换热器；稳态；传热中图分类号：TK172文献标志码：A文章编号：Numericalsimulationonsteady-stateheattransfercharacteristicofanovelgravity-assistedheatpipeheatexchangerCAOShuang-Jun,CAOXiao-Lin,WANGFang-Fang,ZENGWei(SchoolofEnergyScienceandEngineering,CentralSouthUnivers

3、ity,Changsha410083,China)Abstract:Anovelgravity-assistedheatpipeheatexchangerwaspresentinthepaper.Withreasonablesimplification，aphysicalmodelofasingleverticalchannelwassetup.Themathematicalmodelofsteady-stateheattransferforcondensersectionandevaporatorsectionwasestablishedrespe

4、ctively.Theuniformheatfluxboundaryconditionwasadopted.ThenumericalsimulationwascarriedoutwithEngineeringEquationSolver(EES).Thenumericalsolutionofaveragewalltemperatureagreeswellwiththeexperimentalvalue.Theheightofliquidpoolinevaporatorsectionandthedistributionofliquidfilminsid

5、ethechannelwerereflectedreasonably.However,thenumericalresultsofthermalresistancedidn’tmatchtheexperimentaldata,failingtorevealtherelationbetweenfillingratioandthermalresistance.Keywords:gravity-assistedheatpipe;heatexchanger;steady-state;heattransfer随着社会的发展，能源问题已经日益严重，节应用场合，实现

6、能源的高效利用，进行对其传热性能的呼声也日益高涨。能源的合理利用，特别是低能的研究工作具有重要意义。品位能源的合理利用越来越引起人们的重视。重力1新型重力热管换热器结构及物理模型热管作为一种高效传热元件，已经在热能综合利用1.1新型重力热管换热器的结构形式和余热回收技术中体现了巨大的优越性[1-3]。为了充新型重力热管换热器的结构形式如图1所示，分发挥重力热管的高效传热性能并拓宽其应用场通过在顶部、底部和中部安装隔板，将换热器分为合，国内外学者对其进行了广泛的研究。三部分，从上至下依次是冷凝段、绝热段和蒸发段。常规的重力热管很少采用翅片结构，且安装翅

7、管道为多孔扁管，如图2所示，翅片采用百叶窗结片较为困难，这无疑削弱了其换热效率。基于此，构。新型换热器可以根据需要在扁管之间钎焊翅本文提出了一种新型结构形式的重力热管换热器，片，大大提高换热效率。本文选用R22为工质，换它是在常规管带式换热器的基础上进行改进，通过热器材质为铝。充注合适适当的工质，在重力热管的运行机理下工1.2单根竖直管道的物理模型作。新型重力热管换热器采用百叶窗形式的翅片结由于研究对象结构上的复杂性，本文取其中某构，换热效果大大增强，结构更加紧凑。为了拓宽个单一管道进行研究并认为工质在各个管道均匀基金项目：中央高校基本科研业务费“中

8、南大学自由探索研究创新基金项目”（201011200026）通信作者：曹小林（1969-），男，湖南益阳人，