功能梯度毛細(xì)芯研制及性能研究.pdf

1、近年來(lái)，我國(guó)航天產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，航天技術(shù)成果不斷向地面應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。環(huán)路熱管（Loop Heat Pipe，LHP）作為一種高效兩相傳熱元件，已在航天設(shè)備熱控系統(tǒng)中取得較廣泛應(yīng)用，在地面熱控如電子元器件散熱等領(lǐng)域也正取得較大范圍應(yīng)用。環(huán)路熱管正成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。
　　毛細(xì)芯是環(huán)路熱管最重要的核心部件，改變其關(guān)鍵參數(shù)將對(duì)毛細(xì)芯的傳熱傳質(zhì)特性和環(huán)路熱管的整體傳熱性能產(chǎn)生顯著影響。為了提升環(huán)路熱管的傳熱性能，使其能夠適用于更大熱負(fù)

2、荷應(yīng)用，本文提出了功能梯度毛細(xì)芯并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文提出的功能梯度毛細(xì)芯是指毛細(xì)芯的導(dǎo)熱系數(shù)、孔徑或孔隙率等參數(shù)具有沿著工質(zhì)流動(dòng)方向遞變的特性。為了綜合研究毛細(xì)芯孔徑的變化對(duì)毛細(xì)芯及環(huán)路熱管性能的影響，降低毛細(xì)芯向補(bǔ)償腔方向的漏熱，提升毛細(xì)芯的傳熱性能，本文針對(duì)平板型環(huán)路熱管制備了一系列功能梯度毛細(xì)芯，并對(duì)功能梯度毛細(xì)芯的關(guān)鍵參數(shù)和傳熱性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　1.本文設(shè)計(jì)制備了兩種不同材

3、料的功能梯度毛細(xì)芯，調(diào)控其孔徑參數(shù)使其沿工質(zhì)流動(dòng)方向遞增或遞減。制備過(guò)程中進(jìn)行了一體化燒結(jié)工藝和PTFE毛細(xì)芯燒結(jié)參數(shù)的探索。
　　2.對(duì)功能梯度毛細(xì)芯進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)表征。采用實(shí)驗(yàn)的方法確定了所制備毛細(xì)芯孔隙率為47.5％左右。采用掃描電鏡觀察測(cè)量毛細(xì)芯的孔徑分布得出，制備毛細(xì)芯所用的粉末平均粒徑越小，燒結(jié)成的毛細(xì)芯孔徑更小，鎳毛細(xì)芯的顆粒融合更好，PTFE毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)更加致密。瞬態(tài)法測(cè)量毛細(xì)芯有效導(dǎo)熱系數(shù)的結(jié)果表明，小孔徑毛細(xì)芯的有效

4、導(dǎo)熱系數(shù)也較小。
　　3.以乙醇為工質(zhì)，采用測(cè)繪毛細(xì)芯抽吸質(zhì)量曲線的方法對(duì)比孔徑變化對(duì)功能梯度毛細(xì)芯傳質(zhì)能力的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，毛細(xì)芯對(duì)乙醇的抽吸能力較強(qiáng)，毛細(xì)芯的孔徑越小的部分，抽吸能力越強(qiáng)。
　　4.設(shè)計(jì)并搭建了毛細(xì)芯可視化傳熱性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在熱負(fù)荷為5～20W的條件下，對(duì)比分析了沿工質(zhì)流動(dòng)方向孔徑均一、大孔徑向小孔徑遞變、小孔徑向大孔徑遞變、混合孔徑向大孔徑遞變、混合孔徑向小孔徑遞變的一體化鎳毛細(xì)芯在不同熱流密度下的傳