两种不同结构的回路型重力热管性能比较.pdf

《两种不同结构的回路型重力热管性能比较.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第44卷第2期化工机械131两种不同结构的回路型重力热管性能比较陈绍杰杨峻(南京工业大学机械与动力工程学院)摘要将回路型热管和重力热管的优点相结合，设计了回路型重力热管。通过试验的方法分析两种不同结构的回路型重力热管的传热性能，结果表明：A型回路型重力热管的传热性能优于B型，不同的倾斜方向对两种回路型重力热管几乎没有影响。通过数值模拟的方法研究了齿形翅片对回路型重力热管的影响，结果表明：齿形翅片可以有效强化自然对流传热，增加回路型重力热管的传热功率。关键词回路型重力热管齿形翅片传热性能倾斜方向中图分类号TQ051．21文献标识码A文章编号0254-6094(2

2、017)02一013l-05热管是一种依靠工质的相变来传递热量的高效传热元件。热管具有等温性好、热流密度大及结构简单等优点。1。，因此在加热、恒温、冷却、均热、热交换及热控制方面都有着相当广泛的应用旧o。重力热管是管内没有吸液芯结构的热管，其最主要的特点是冷凝液的回流依靠自身重力而不是吸液芯所产生的毛细力。因此，重力热管不仅结构简单、制造方便、成本低廉而且传热性能优良、工作可靠"。。回路型重力热管的工作原理与单管型热管基本相同，但由于蒸汽和液体具有各自的流道，因此蒸发段和冷凝段的热阻大幅降低，热流密度得以提高。孙志坚建立了回路型重力热管散热器蒸发段传热特性的理

3、论计算模型，详细分析了控制方程、边界条件及物性参数等的确定方法以及这些确定条件在软件中的实现方法，通过建立实验装置研究了回路型重力热管的传热特性，结果表明，设计的4种不同结构形式的回路型重力热管散热器均可以满足计算机服务器的散热需求H1。闵旭伟研究了重力辅助回路热管蒸发腔的沸腾极限和换热性能，通过实验得到了冷凝温度、加热功率及功率密度等参数对总热阻、热源表面温度的影响规律，并根据实验结果分析了最优的充液高度确定方法"1。金育义等认为，随着蒸发段和冷凝段高度差的增大，回路型重力热管的传热能力提高，高度差的增大可使自然循环推动力提高，循环流量增大，进而传热能力增强

4、¨1。PalA等研制了一台适用于桌面式电脑的重力辅助回路热管散热器，该热管散热器以水作为工质，具有良好的冷却性能‘7。。FurbergR等研究了蒸发管段尺寸对回路型重力热管整体性能的影响，实验结果表明，大通道更有利于其传热性能的增加、8o。徐永田对重力辅助回路热管蒸发器的传热进行了强化，制作了纳米多孔表面，当热流密度为10W／cm2时，光滑表面蒸发器的传热系数为1．19W／(cm2·K)∽。。邓林采用铜一R22制作回路型重力热管，测试了热流密度为l～5kW／m2、蒸发段温度为30～60℃时的蒸发段传热特性，结果表明，采用汽化潜热较小的R22作为工质能较好地实现

5、低热流密度的启动，在实验参数范围内，热流密度、蒸发段倾角和充液率对热管的传热性能没有明显影响¨⋯。在此，笔者将重力热管与回路型热管的优点有机结合，设计了两种结构形式的回路型重力热管，并对两者的性能进行了研究与比较。1研究对象通过改变热管的结构形式可以达到强化传热的目的，因此，笔者设计了两种不同结构形式的回路型重力热管，如图1所示。两种结构的回路型作者简介：陈绍杰(1990-)，硕士研究生，从事新型高效传质传热设备的研究。联系人：杨峻(1965．)，副教授，从事节能装备技术与高效传质传热设备的研究，yangjun@njtech．edu．ell。132化工机械20

6、17薤重力热管的蒸发段相同，而冷凝段的结构有所区别。回路型重力热管的蒸发段充有工作介质，当热量加于蒸发段时，蒸发段内的工质吸热蒸发，蒸汽从蒸汽上升管流向冷凝段，在冷凝段冷凝为液体释放出凝结潜热，冷凝后的液体通过液体下降管在重力的辅助作用下回流到蒸发段。如此循环往复，完成热量的输送。^利川路瞩力热书}P蒸汽卜川锈+冷凝液下降僻jil)BJ驰川路暖力热铝‘图1两种不同结构形式的回路型重力热管2试验研究通过试验比较两种不同结构形式的回路型重力热管的传热性能，并研究倾斜方向对两种回路型重力热管的影响。2．1试验装置简介试验装置简图如图2所示。图2试验装置简图加热系统采

7、用电加热丝对蒸发段进行加热。采用电能表记录电加热丝所消耗的电能。温度采集系统采用K型热电偶，其中蒸发段布置3对热电偶、绝热段两对、冷凝段5对。为了减小热损失、确保加热功率测量的准确性，对试验装置的蒸发段和蒸汽上升管采取了保温措施。试验过程中，首先调节温度控制系统使蒸发段温度保持在恒定值，然后每隔相同时间记录电能表所消耗的电能以及各个热电偶处的温度值。2．2两种回路型重力热管的性能比较当蒸发段温度控制在80℃时，两种回路型重力热管的壁面温度如图3所示。其中测温点0代表环境温度，1～3为蒸发段温度，4、10为绝热段温度，5—9为冷凝段温度。可以看出，当两种热管蒸发

8、段的温度基本相同时，B型热管冷凝段的壁