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1、第35卷第3期化工机械183旋转热管研究现状及进展*刘腾霄江楠(华南理工大学)摘要对国内外旋转热管的理论研究、应用情况进行了较为详细的介绍,旋转热管的研究工作已呈现从理论研究转向应用研究的趋势,未来的研究重点宜立足于工业新产品的开发。关键词旋转热管热管研究进展中图分类号TQ0515文献标识码A文章编号0254-6094(2008)03-0183-06热管于1964年诞生在美国的LosAlamos国2国外旋转热管的研究与发展家科学实验室,Grover
2、及其合作者Cotter与Erik-2.1理论研究与发展[1]son发明了这种高效传热元件。旋转热管(Ro-与普通热管相比,旋转热管的液体回流是利tatingHeatPipe,RHP)是热管中的一种,自1969用旋转液体在管内产生离心力而驱动的,只要有年以来,旋转热管的理论及其应用的研究取得了足够的旋转速度,就能保证足够的液体回流,因此令人瞩目的进展,其产品在航空航天、核工业、石它不需要像普通热管那样安装毛细材料,而且能油化工及建筑等领域都得到广泛使用。在不同角度下回流,达到连续运行的目的。自旋1旋转热管的结构及工作原理转热管问世后,立即
3、吸引了很多科学工作者对其旋转热管的结构如图1所示,它由一根密闭进行研究,使得旋转热管得到了快速的发展。学的空心轴构成,沿轴向长度上略带锥度。旋转热者们主要围绕着旋转热管理论和实际应用两条主管分为3段:蒸发段、绝热段和冷凝段。线展开研究、实践,逐步形成了比较完善的旋转热管理论和其研究成果的应用体系。但是,这些基于不同理论视角的理论假设和研究方法都还存在着不少的问题,与此同时,有关旋转热管研究的理论也就在这些问题中得到完善、充实,其实际应用的范围也逐步拓宽。旋转热管的发展研究大体经历了两个发展阶段,在每一阶段都有不同的理论发现和实用化的图1旋
4、转热管工作原理图成果。旋转热管发展的第1个阶段,主要集中于旋转热管绕其轴线旋转产生离心加速度环状流型的研究,即对热管在高转速下工作特性22r,沿热管壁面的加速度分量为rsin,相应产的研究;第2阶段的研究主要集中在中低速旋转生的力推动冷凝段工质沿热管壁面回流到蒸发热管工作特性,发现热管内流型不仅是环状流,还段。存在着其他流型,各流型的管内传热情况也不一旋转热管的工质选择主要是以热管的工作温样。在中低转速下,由于重力场与离心力的交互度为依据。每一种工质都有特定的温度范围:下作用,使旋转热管内部工质流动与传热复杂化了。[2]限为其凝固点;
5、上限为其热力学临界点。这阶段主要研究了以下几方面:*刘腾霄,女,1982年生,硕士研究生。广东省广州市,510640。184化工机械2008年a.不同流型的分类及其运动特性;试验结果表明,以上模型的理论值与试验结b.流型稳定性理论;果十分吻合。SongF等发现,对于圆柱形旋转热c.流型的判断;管,旋转时离心加速度的方向与流体流动方向正d.建立了不同流型下的传热模型。交,并且流体依靠流动方向液膜厚度的减少以产[3]1971年,ChanSH等创立了旋转热管的理生足够的梯度压力驱使液体回流到蒸
6、发段。这一论,并且得到了分析解决办法来计算内壁形状为现象造成冷凝段的液膜厚度增大,降低了流体蒸锥形管的无管芯热管的传热效率。1975年,Dan-发过程的效率。[4]ielT和JumailyF建立了旋转热管的剪切应力在以后旋转热管的研究中,众多学者都从不[5]关联式。1992年,FaghriA和GogrineniS设计同的角度,采用不同的方法,对不同用途的旋转热了一个更加精确计算剪切力和蒸发速率的模型,管进行了大量的实验与理论的研究,其中这一阶这个模型的不同之处在于它不像之前的模型那样段研究较为完善的是旋转热管微型化研究。将每个部分分别考虑,
7、而是将旋转热管作为一个伴随着微电子技术的迅猛发展,微型旋转热整体来计算。1993年,SchmalhoferJ和Faghri管已经发展成为一门新兴学科。经电子装置内部[6]A发展了轴向旋转热管的三维模型,自此热管产生的高热流密度对装置失效原因的统计表明,的传热问题寻求数字化的解决办法得以发现。在由于高温导致的失效在所有电子设备失效中所占模型中,他们假设吸液芯部分的传热是靠热传导,的比例大于50%。微型旋转热管以内腔尖角区不存在热量损失,建立了一套稳定的旋转热管传作为液态工质回流的通道,通过尖角区产生的轴热公式。向毛细压差将液态工质从冷凝段回压
8、到热管的蒸[7]1995年,HarleyC和FaghriA研究了二维发段,从而完成工质的循环。微型旋转热管尺寸旋转热管瞬态效应,解释了蒸气压降和界面剪切的减小加强了薄液膜区的作用
