无吸液芯径向热管的机理分析.pdfVIP

摘 要 径向热管己经在半导体材料生长、标准黑体、温度标定等领域投入使用，并将在其他 工业过程装备上可望获得更广泛的应用，如硫酸工业热管省煤器、炼油厂常减压装置减压蒸 馏加热炉炉管等。 径向热管根据有无吸液芯，可分为有吸液芯径向热管和无吸液芯径向热管。目前在国内 对无吸液芯径向热管还没见到相关的报导。当今社会，要求的是经济、效率，由于制造无吸 液芯径向热管避免了布置吸液芯的环节，提高了生产效率，进而增加了整个生产的经济效益。 因而，本文对无吸液芯径向热管进行了理论和实验的研究，探讨了其传热模型，分析了传热 性能，主要内容如下: (I)用水平同轴玻璃套管，做为可视化实验的径向热管，在不同的充液量下观察其换热情 况，发现径向热管内的下部是水工质沸腾，而在中、顶部无明显现象，在内管外壁面有细小 的水珠，推测是蒸汽冷凝而成。在此基础上探讨了无吸液芯径向热管的换热模型，热量由外 管壁传递给工质有两个部分:水工质以沸腾的形式，蒸汽以对流的形式。热管内的热量通过 蒸汽在内管壁冷凝之后由内管中冷却水带出热管。 (2)搭建碳钢一水无吸液芯径向热管实验台，首先研究其启动性能，并测得该径向热管的 启动温度。在不同的工况下，观察了采集到的管壁温度数据，在径向热管底部数据点，温度 较低而且比较一致，而在中顶部数据点温度变化比较明显。这与可视化实验分析的换热模型 相一致。根据采集的各种实验数据计算了径向热管总换热量、沸腾换热量、径向热管总换热 系数以及总换热热阻，推导出对流换热系数关联式。 (3)推导了真实流体的控制方程一质量、动量、能量方程。利用Fluent的定义函数模块一 UDF导入对流换热关联式，对管壁温度进行了数值计算，计算结果和实验数据进行了比较， 发现计算温度值高于实验温度值，而温度梯度小于实验温度梯度，对产生这一误差的原因进 行了分析，误差来源主要有两个方面:实验所测数据与实际数据之间的偏差，建立数值计算 模型时与真实情况间的偏差。接 着 模拟了径向热管内部蒸汽温度与速度分布，理论分析了 形成这种分布的机理。 关键词:吸液芯 径向热管 沸 腾 对流 冷凝 数值计算 ABSTRACT Radialheat-pipeisappliedtothegrowthofsemiconductormaterial,standardblackbody, andtemperaturecalibrationandsoon.Itwillbeappliedwidelytoindustrialprocess equipment,suchasheat-pipeeconomizerforthesulfuricacidplantanddistillationbeating furnacepipefordecompressiondeviceofoilrefinery. Basedonwhetherhavingawick,radialheat-pipeisdividedintotwokinds.Thereare fewreportsaboutradialheat-pipewithoutwicksofar.Atpresent,whatisconcernedis economicalefficiency.Economicalefficiencyoftheproductivityisenhancedbecausethe processoffixingwickisavoidedinthecourseofmanufactureradialheat-pipewithoutwick. Experimentalandtheoreticalresearchofradialheat-pipewithoutwickisperformedinthis paper.Heattransfermodelandperformancearestudiedandthemajorcontentsareas follows: (1)Coaxialglassannulartubesareappliedastheradialheat-pipeofthevisualization experiment.Atvariousfillingamount,heattransferphenomenaareobserved.Waterinthe bottomoftheradialheat-pipeisboilingandfewchangearefoundinthemiddl