脈動熱管啟動及運(yùn)行特性的可視化實驗研究.pdf

1、脈動熱管作為一種新型熱管，其結(jié)構(gòu)和工作原理與常規(guī)熱管有很大的不同,它內(nèi)部沒有毛細(xì)芯。當(dāng)管徑足夠小時，工質(zhì)會在表面張力等力的作用下自然地以汽液柱的形式分布于管內(nèi)，并通過汽液柱的軸向振蕩和工質(zhì)的相變來傳遞熱量。與傳統(tǒng)熱管相比脈動熱管具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、傳熱性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，故在電子元器件及航空航天領(lǐng)域的散熱系統(tǒng)中極具應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿Α?br>　　 可視化實驗不但能夠加深對脈動熱管運(yùn)行機(jī)理的感性認(rèn)識而且有利于建立精確的數(shù)學(xué)建模，因此本文首先

2、對脈動熱管進(jìn)行了可視化實驗研究；由于脈動熱管能否順利啟動和運(yùn)行不但關(guān)系到它的應(yīng)用領(lǐng)域的拓展而且也影響著電子裝置的穩(wěn)定性，故本文對脈動熱管的啟動及運(yùn)行特性進(jìn)行了實驗分析；然后用熱阻對脈動熱管的傳熱性能進(jìn)行了評價，并分析了其影響因素；最后對脈動熱管進(jìn)行了基礎(chǔ)理論分析。根據(jù)以上的研究內(nèi)容得到了如下幾個結(jié)論：
　　 ①可視化實驗。
　　 用數(shù)碼相機(jī)對脈動熱管運(yùn)行過程中的流型和流向變化做了全程拍攝，對啟動過程中出現(xiàn)的物理現(xiàn)象進(jìn)行了

3、描述和分析。觀察結(jié)果表明，管內(nèi)的流型以長柱狀流為主，夾雜少量的連珠狀流；管內(nèi)壓力分布的不斷調(diào)整使得流向由最初的局部無定向流動變?yōu)樽罱K的在整個管道內(nèi)的順時針流動。
　　 ②啟動及運(yùn)行特性實驗。
　　 實驗結(jié)果表明，1）三種工質(zhì)相比，甲醇的啟動時間最短，當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)定運(yùn)行階段后其溫度脈動幅度和脈動頻率也最大，乙醇次之、水的啟動時間最長但啟動溫升最小；2）在工質(zhì)種類及傾斜角度相同的情況下,60％充液率時的啟動時間最短45％次之90

4、％最長；3）在工質(zhì)種類及充液率相同時,垂直放置、底部加熱時脈動熱管啟動最迅速。在逆重力模式下脈動熱管不能啟動。
　　 ③熱阻計算及其影響因素分析。
　　 用熱阻對脈動熱管的傳熱效果進(jìn)行了評價。結(jié)果表明，脈動熱管的最小熱阻為0.181K/W。充液率、傾斜角度、工質(zhì)種類對熱阻都有很大的影響作用。
　　 ④基礎(chǔ)理論分析。
　　 對脈動熱管進(jìn)行了基礎(chǔ)理論分析。將液膜輪廓分為平衡液膜區(qū)、過渡液膜區(qū)和宏觀液膜區(qū)并在合