水平深置熱管的傳熱特性研究.pdf

1、熱管是一種新型的具有高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它利用工質(zhì)相變時吸收和釋放潛熱以及蒸汽流動傳輸熱量，因其在傳熱方面的優(yōu)勢，作為最有效的傳熱元件之一，近年來在散熱方面表現(xiàn)突出。 電磁除鐵器是一種產(chǎn)生強大磁場吸引力的設(shè)備，它在將電能轉(zhuǎn)變成磁能的過程中不可避免的要產(chǎn)生大量熱能，若不及時將熱量移出，除鐵器溫度升高，磁場強度下降，線圈電阻增加，電流減小，嚴(yán)重時使線圈變形甚至燒毀，直接影響設(shè)備的效率和安全性。 本文將熱管技術(shù)用于解決電磁除

2、鐵器的散熱問題，在實驗分析原有的第一代水平深置熱管性能的基礎(chǔ)上，專門設(shè)計制作了第二代水平深置熱管。根據(jù)電磁除鐵器的結(jié)構(gòu)和安裝位置的特殊性，將水平熱管設(shè)計成“L”型布局，提高冷凝段與蒸發(fā)段的位差，以提高工作流體的回流動力，熱管與導(dǎo)熱元件的一體化消除了原有第一代水平深置熱管在蒸發(fā)段和冷凝段的接觸熱阻，冷凝散熱段外側(cè)的高肋化系數(shù)有效降低了傳熱熱阻，提高了除鐵器的散熱效果。 論文主要進行了如下工作： 針對所研究的熱管類型設(shè)計并搭

3、建了熱管性能試驗裝置，采用電加熱模擬發(fā)熱源，用自偶變壓器改變工作電壓以改變熱管的傳輸功率，用功率表測量加熱功率，在熱管的蒸發(fā)段和冷凝段安裝若干熱電偶用以測量各點溫度，熱電偶信號通過數(shù)據(jù)采集儀送入計算機，計算機實時采集記錄所測溫度，試驗熱管通過專門設(shè)計的閥門組與擴散式真空泵和工作介質(zhì)定量充注裝置相連，用以改變熱管工作介質(zhì)的充注率。 在對第一代水平深置熱管實驗分析的基礎(chǔ)上設(shè)計制作了第二代水平深置熱管。第一與第二代熱管的整體結(jié)構(gòu)類似，

4、均為“L”型。不同的是第一代熱管的工作腔為封閉的圓形紫銅管，在蒸發(fā)段和冷凝段與鋁型材套接組成熱管散熱器，在套接處不可避免地存在接觸熱阻，而第二代熱管直接用鋁型材焊接而成，不存在原有的接觸熱阻，其方形的內(nèi)部空腔即為熱管工作腔，既減少了散熱器的耗材，又降低了工作介質(zhì)的流動壓降，冷凝段外側(cè)的翅片表面積約為第一代熱管的2倍，大大降低了冷凝段與環(huán)境空氣之間的熱阻。 對第二代熱管進行了不同充液率下不同傳輸功率的溫度分布測量，由熱管熱阻分析得

5、出最佳充液率為25％－30％，此時熱管總熱阻為0.9 K/W左右，大大低于第一代熱管的總熱阻1.3-1.4K/W。 為了分析各分熱阻對熱管傳熱性能的影響，將熱管總熱阻分為兩個部分，一是熱管蒸發(fā)段外管壁至熱管冷凝段外管壁的熱阻，二是熱管冷凝段外管壁與環(huán)境之間的熱阻，分析可知熱管冷凝段外管壁與環(huán)境之間的熱阻在總熱阻中占主要地位，是改進散熱器性能的主要環(huán)節(jié)，為此，論文最后對熱管的冷凝段與環(huán)境的換熱狀況進行了數(shù)值計算，計算結(jié)果與實驗相接近

6、，表明計算模型是合理的，這為該熱管今后的改進提供了一定的分析工具。 本文的研究成果雖然取得了初步成效，今后還有許多工作可以進一步開展和完善： 1、可以改變熱管材質(zhì)和工質(zhì)進行熱管的傳熱特性實驗研究，進而得出散熱效果最佳的材質(zhì)和工質(zhì)； 2、對熱管的各級熱阻作進一步詳細(xì)的分析，尋求多方面影響熱管傳熱效應(yīng)的因素，更大地提高熱管的傳熱能力； 3、對熱管管內(nèi)的流動情況進行數(shù)值計算，分析其內(nèi)部氣液兩相的流動特性和相變換