振荡热管当量导热系数数值模拟与试验研究.pdf

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1、第38卷第6期石油化工设备VoI．38No．62009年11月PETRO—CHEMICALEQUIPMENTNov．2009文章编号：1000—7466(2009)06—0011-04振荡热管当量导热系数数值模拟与试验研究马永锡，张红(1．拜耳技术工程(上海)有限公司，上海201507；2．南京工业大学能源学院，江苏南京210009)摘要：提出了利用求解导热反问题的方法来测量振荡热管的当量导热系数。首先利用试验手段测得振荡热管上某些点的温度及其随时间的变化，然后通过模型数值计算得到选取点温度的模拟值，最后通过比较试验值和模拟值求得了振荡热管的当量导热

2、系数。以铜一水闭合回路振荡热管作为研究对象，利用电加热和自然对流冷却，采用红外热像仪测量振荡热管的温度场。数值建模在ThermalDesktop软件中完成，除了考虑自然对流散热外，还考虑了辐射散热以及保温层的热损失。在给定试验条件下得到振荡热管的当量导热系数为65000W／(m·℃)。关键词：振荡热管；当量导热系数；导热反问题；数值模拟；试验中图分类号：TQO51．503文献标志码：AInvestigationonEffectiveThermalConductivityofOscillatingHeatPipesbyNumericalSimulati

3、onandExperimentsMAYong-xi，ZHANGHong2(1．BayerTechnologyandEngineering(Shanghai)Co．Ltd．，Shanghai201507，China；2．CollegeofEnergy，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China)Abstract：Amethodofsolvinginverseproblemwaspresentedthatisdifferentfromtraditionalcalculationmethodtoinv

4、estigatetheeffectivethermalconductivityofoscillatingheatpipes(OHPs)．First，thewalltemperatureofanOHPwasmeasuredexperimentally．Second，themodelwascreatedinthermalanalysissoftwareorthoughnumericalmethodsuchasFDMandFEM．Fi—nally，theeffectivethermalconductivitywasacquiredbycomparingth

5、eexperimentalresultsandsimulationresults．Inthegivenexample，acopper—waterOHPwasheatedbyDCpowersupplyandcooledbyairfreeconvection．ThermalcamerawasusedtocapturethetemperaturefieldoftheworkingOHP．Inthenumericalmodeling，theradiationtransferandheatlossfrominsulationlay—erwasconsidere

6、dbesidesairfreeconvection．Underthegivenconditions，theeffectiveconductivi—tyoftheOHPiSabout65000w／(m·℃)．Keywords：oscillatingheatpipe；effectivethermalconductivity；inverseconductionproblem；numericalsimulation；experiment振荡热管(OscillatingHeatPipe，OHP)是一种换热器。等。振荡热管的结构及工作原理示意图新型独特的传热元件

7、Ⅲ，其结构小而简单、成本低、见图1，在一封闭的蛇形回路毛细管路中充有一定传热性能优良，可以应用到多个领域，例如大功率电量的工作介质，该介质在冷、热端温差以及表面张力子器件散热、材料传热性能改善、地板采暖以及低温的作用下形成汽液塞状流随机出现在蛇形回路中，收稿日期：2009—0528作者简介：马永锡(1975一)，男，山东高密人，工程师，博士，现从事高效传热设备研究和工程设备技术支持等工作。石油化工设备2009年第38卷通过相变(蒸发和冷凝)和液塞的振荡实现热传递。表面温度是波动的，但在保证充液率合适、冷热端热流密度均匀、运行稳定且相关参数无变化的前提

8、下，振荡热管的整体传热表现出相对的稳定性，因此可将振荡热管的传热近似为稳态热传导。在实际应用冷却段中，也可以