脉动热管启动特性的实验的研究.pdfVIP

20IO年10月深茸l 脉动热管启动特性的实验研究 王迅王磊韩同毛欣欣 (天津大学机械学院热能与制冷工程系，天津300072) (E—mail：wangxun@tju．edu．cn) 摘要本文对工质为水和丙酮、内径为2mm的脉动热管的启动特性进行了实验研究。通过 测量脉动热管表面温度的变化，分析在不同充液率、倾角和启动负荷条件下脉动热管启动方式， 最小启动负荷和启动时间。实验发现，按温度随时间的变化，脉动热管可分为温度突变型、温 度渐变型和温度平稳过渡型三种不同的启动方式：提出了真、假启动点的概念以区分不同启动 方式，真启动点是判别脉动热管进入稳定运行的依据。进一步分析得出，加热负荷对启动方式 的影响较为明显，低加热负荷条件下，温度突变型的启动现象比较常见，中高负荷时，则以温 度渐变型为主，而在加热负荷较高的条件下，容易出现平稳过渡型：充液率对最小启动负荷产 生影响，最小启动负荷随着充液率的增加而平缓增加：功率越大，启动时间越短，并存在一个 临界值，当加热功率超过该临界值时启动时间基本不变；最佳启动倾角为45。角，此时脉动 热管启动最快：与水相比，以丙酮为工质的脉动热管更易于启动。本文的研究将有助于脉动热 管的快速平稳启动和安全有效运行，并为深入研究脉动热管的启动过程打下一定的基础。 关键词脉动热管：启动特性：实验研究。 1、丹IJ吾 脉动热管作为一种较新型热管，已成功应用于电子和微电子设备冷却，并在航天航空领域具有广泛 的应用前景。自上世纪90年代以来，研究人员主要足对脉动热管正常运行时的性能、机理等方面进行 研究。近年来，研究人员开始注重对振动热管的启动过程进行研究。 徐荣吉掣u利用广义热阻的概念分析了充液率、倾角、加热负荷和冷却水流量对启动过程的影响。 杨洪海等121通过实验，研究了水、酒精和R123三种T质对脉动热管启动的影响。Khandekar等。“在可 视化实验中观察到在同一输入热负荷的情况下脉动热管出现了2种不同的启动方式——渐进式和突进 式。两种方式的启动现象相似，但足启动时间不同，渐进式所需时问较长而突进式所需时问很短。Xu 等…在热负荷较低和较高的条件下，发现了2种启动方式：热负荷较低情况下，启动时管内温度会出现 突降。热负荷较高情况下，启动时温度变化平稳，没有温降发生，随后发生温度振荡现象。 MalSI在可视化研究的 此外，研究人员还从不同角度对脉动热管的启动机理进行了初步探索。Qu平ll 基础上，通过关联新汽泡的产生条件和毛细管内己有汽泡之间的关系，建立了启动热流密度与过热度和 液膜厚度的关联式。Nitipong-5摹161发现，当加热段内净蒸汽量和冷凝段内的净凝结蒸汽量二者平衡时， 则脉动热管可以正常工作。并在此基础上，建正数学模型预测脉动热管的启动温度。 总之，脉动热管启动过程是一个刁i稳定的动态传热传质过程，受诸多因素的影响，研究人员正住从 不同角度对启动过程进行研究。本文利用实验的方法，通过检测脉动热管加热段、冷却段表面温度的变 化，分析脉动热管的启动特性，研究和探讨工质，加热负倚、充液率、倾斜角等因素对启动方式、最小 182 第十二届全国热管会议论文集 启动负荷和启动时间的影响，为深入研究脉动热管的稳定运行条件做准备。 表1实验范围 实验参数 取值 工质 水 丙酮 加热功率 O～500W O～300W 充液率 20％、35％、50％、65％、80％