微热管式换热结构在电暖器中的应用.pdf

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1、设备设计／诊断维修／再制造现代制造工程(M0d唧M锄ufact面IlgEn舀neering)2012年第l期微热管式换热结构在电暖器中的应用‘何恒飞，谢颖熙，曾志新，李勇(华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640)摘要：设计一种基于高性能微热管传热技术的平行翅片换热结构来革新一般对流式电暖器的散热结构，并制作出样品进行实验研究。实验装置采用直径为咖6mm、外壁为铜和工质为水的新型沟槽式微热管。设计过程中，利用热分析软件IcepaI【对设计结构的效果进行模拟，并与实验数据进行比较分析，给出结果。关键词：换热器；电暖器；热管；Ic印aI【软件中图分类号：Tm6文献标志码：B文章编号：

2、167l一3133(2012)0l川122—04Applicationofheatexchangerb嬲edonmicro-heat-pipeheattransfbrtechIliqueinelectricheaterHeHengfei，XieYingxi，ZengZhixin，LiYong(SchoolofMechanicalandAutomotiveEnginee“ng，SouthChinaUnivers畸ofTechnolog)，，Guangzhou510640，China)Ahtract：AparallelfinheatexchaTIger，whichisb鹊ed∞theheat

3、岫sfertechfIiqIleofheatpipe，w鹊desi印ed锄dexperimen．tallystIldiedtoinmvatec伽monheatexchangers咖ctIlr船．u∞c叩perIIlicmheatpipe诵tlIIIlicr0g啪ves鲫da6mmdiameterintIleexperiment．Intheprooe8sofdesi印，al∞u∞themlal明aly8i8酬晰a陀Icepal【t08imulatee雎ctsonthedesi印edstmcture，afIaly跎thec∞lbinedexperimentaldata蛐dshowtllere

4、sult．1【eywords：heatexch姐ger；electriche栅；heatpipe；Icepal【0引言随着经济的发展，电暖器在中国家庭中，特别是南方没有集中供热地区的家庭中应用日益广泛。对流式电暖器是电暖器的一个分支，它泛指普通的暖风机、自然对流式的电暖器和电热油汀等用热源加热空气产生对流的方式来取暖的电暖器。传热效率低、发热部分过热带来的安全隐患等是对流式电暖器的主要缺陷，现时中人们通常都以改变发热材料来对对流式电暖器进行革新，例如从传统的电阻丝、电热油变为新型的电热膜、PTc发热陶瓷。本研究旨在利用高效能微热管来改变对流式电暖器的传热结构，使电暖器能够继续向节能安全的

5、方向发展‘1l。l热管基本理论典型的热管由管壳、吸液芯和盖端组成，管壳内·2009年国家大学生创新性实验计划资助项目(∞1056101)122壁装有一层由多孔性物质构成的吸液芯，将管内抽成13×(10～～10。4)Pa负压、充以适量的工作液体后加以密封。管的一端为蒸发段，另一端为冷凝段，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。热管的工作原理是在管的一端加热，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体；液态工质在管芯毛细力的作用下又返回蒸发段，继续蒸发吸热。如此循环往复，把热量源源不断地从蒸发段传递到冷凝段。由于是相变传热，因此热管的内部热阻很小，能以较小的温差获得

6、较大的传热率。本文采用的是新型沟槽式热管，其工作原理如图l所示。沟槽式热管的吸液芯采用向内的微小矩形齿作为毛细管道。热管与常规换热技术相比具有如下特点：1)传热效率高；2)热管管壁温度具有可调性；3)具有恒温特性；4)适应性强；5)结构多样灵活；6)重量轻。何恒飞，等：微热管式换热结构在电暖器中的应用2012年第l期一一令廿一≥_三；——《+一{·+-}_飞∈；≥量量毒；兰三三；召量萤量三；；∥、u上。／肿篡藏孑L删下蔓l图2韧步换热结构锕块2散热风扇3．散热翅片4．热管5加热棒al散热体尺寸＼【’l／譬一一善割——毛卜c—长—6__／l●601：}0．bJt燕砖片尺寸图3主要换热结构尺

7、寸2．2理论依据该热管换热结构散热的主要形式可以以空气纵掠平板对流传热为模型。风扇吹出一定风速一的空气，纵掠散热翅片的上下两个表面，由于散热翅片间间距的约束以及一定的风速，可以认为空气在纵掠散热翅片的过程中只发生层流转变。而热管的散热段和散热翅片之间的传热效率田与翅片的种类和安装形式等多种因素有关，根据实践经验，，，值约为80％一86％。假设该电暖气使用的低温环境温度(即边界层外缘处自由流温度，K)为L，而人体的热舒适温度死的范围是