脉动热管实验研讨.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号083346 脉动热管实验研究 1 2 3 4 李燕 ，贾力 ，张田田 ，宋涛 （北京交通大学 机械与电子控制工程学院，北京100044） Tel，E-mail：ljia@bjtu.edu.cn 摘 要：为深入研究脉动热管传热性能，建立了铜管脉动热管实验台，进行了实验研究。分析了 在水冷的条件下，充液率，工质，倾斜角，是否为闭环路等因素对脉动热管传热性能的影响，结 果发现，热阻随着充液率的增加而增大；选用蒸馏水、无水乙醇以及丙酮为工质时，在相同条件 下，丙酮热阻最低；不同倾斜角的实验中垂直底加热时脉动热管热阻最低；环路型脉动热管传热 性能要比非闭合回路脉动热管传热性能好。 关键词 脉动热管；传热性能；影响因素 0 前言 脉动热管是一种新型热管，具有结构简单，成本低等优点。最早由Akachi于上世纪 90 年代最早提出[1]，现在已经成功用于电子设备冷却。与传统热管不同，脉动热管通道 很细，在表面张力作用下，工质在槽道内形成随机分布的汽、液塞。在蒸发段，工质蒸 发形成汽泡，随之迅速膨胀和升压，推动工质流向低温冷凝段，汽泡冷凝并收缩破裂， 压力下降。由于两段存在压差以及相邻槽道之间存在的压力不平衡，工质在蒸发段和冷 凝段之间振荡流动，从而实现热量传递。脉动热管的优点在于热量传递过程中无需消耗 外界的机械功或电功，在热驱动下实现自我振荡[1]。脉动热管可分为环路型（Looped Type）和非环路型（Unlooped Type）[2] 前者管束两端相接通而形成环路，后者没有形 成回路。 图1 脉动热管的种类 目前国内外学者对脉动热管的研究主要集中在实验研究。Piyanun Charoensawan等 研究了内径、弯数、工质、倾斜角对脉动热管传热性能的影响[3]。Khandekar et al.[4] Rittidech et al.[5]和Tong et al.[6]给出了影响脉动热管特性的一些重要因素,实验观察了其 资助项目：国家自然科学基金(No.、科技部863项目（No.2006AA05Z228）和教育部重 点项目（No.107113） 1 稳定运行时，工质的运动特征和热管内的典型现象。 1 实验装置 实验装置如图 2 所示，实验装置由五部分组成，实验段即脉动热管、注液及真空装 置、加热装置、冷却装置，温度采集装置。 脉动热管由紫铜管制作，毛细管外径为 4mm ，内径为 2mm ，加热段有 9 个弯头， 由 18 根平行管组成。热管分为三部分：加热段，冷却段和绝热段，每根直管高为 230mm， 加热段的长度可调，采用水冷方式，冷却水由恒温水浴提供。 本文在如图 2 所示的中间管加热段到冷却段等距离布置 7 个热电偶，加热段 2 个， 绝热段布置 3 个，冷却段 2 个。采用热电偶的平均温度作为加热段和冷却段的温度；采 用标定的镍铬-镍硅热电偶和 Agilent 34970A 数字电压表进行温度测量,壁温各测点扫描 时间间隔为 1s。脉动热管上部设有自制的充装液、抽真空装置，对脉动热管抽真空后部 分的充入工作流体。 本文的目的是，对于充液率、工质、倾斜角、是否为闭合回路等方面的情况进行了 系统的研究测试，获得影响脉动热管传热特性的主要影响因素，为进一步的理论分析提 供了实验数据基础。 抽真空充液 压力表 恒