發(fā)布時間：2020-10-31 21:27

　　 作為一種新型的傳熱元件,脈動熱管具有諸多優(yōu)點(diǎn),在各種散熱領(lǐng)域被廣泛利用。在工程實(shí)際應(yīng)用中,散熱裝置大多不可避免的受到外界振動環(huán)境的影響。但對脈動熱管在振動環(huán)境下傳熱性能的深入研究較為缺乏,振動環(huán)境對脈動熱管流動與傳熱特性的影響規(guī)律也未被深入認(rèn)識。因此,對振動環(huán)境下脈動熱管的流動與傳熱性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,探究不同振動參數(shù)對脈動熱管傳熱性能的影響機(jī)理與規(guī)律顯得尤為必要。目前,不同振動參數(shù)對脈動熱管傳熱性能的影響規(guī)律尚缺乏總結(jié),脈動熱管的振動適應(yīng)性強(qiáng)化方案尚未提出。因此,本文分別設(shè)計(jì)并進(jìn)行了三種實(shí)驗(yàn),首先探明管徑對脈動熱管內(nèi)流動以及傳熱特性的影響,并在此基礎(chǔ)上,著重于揭示不同振動參數(shù)對脈動熱管傳熱性能影響的內(nèi)在機(jī)理,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了內(nèi)壁耦合毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的脈動熱管對振動環(huán)境具有良好的適應(yīng)性以及傳熱性能,最終為振動環(huán)境下脈動熱管工作參數(shù)的選擇提供了數(shù)據(jù)支撐;為工程實(shí)際應(yīng)用中脈動熱管振動適應(yīng)性強(qiáng)化方法提供了新的思路。總結(jié)本文的研究內(nèi)容與研究結(jié)論主要有以下幾點(diǎn):(1)對不同管徑下脈動熱管內(nèi)流動的可視化實(shí)驗(yàn)研究表明,脈動熱管內(nèi)工質(zhì)的運(yùn)行存在3種基本構(gòu)成要素,不同份額的三要素組合形成了脈動熱管內(nèi)工質(zhì)的4種準(zhǔn)穩(wěn)定運(yùn)行模式。脈動熱管內(nèi)主要的基本氣液兩相流型為泡狀流、塞狀流、環(huán)狀流。管徑的增大會造成氣液界面毛細(xì)不穩(wěn)定性下降從而導(dǎo)致冷凝段更易發(fā)生氣泡斷裂現(xiàn)象。在相同的熱負(fù)荷下,1mm管徑的脈動熱管通常擁有較高的熱阻,且其所能承受的極限熱負(fù)荷相對比2mm與3mm管徑脈動熱管來說較低。(2)針對振動環(huán)境下脈動熱管流動與傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究表明,振動環(huán)境對脈動熱管的影響實(shí)際上就是振動對工質(zhì)施加的變向推動力與其它力互相作用的結(jié)果。在低熱負(fù)荷下振動對脈動熱管內(nèi)的池沸騰現(xiàn)象具有強(qiáng)化作用,因此在2mm與3mm管徑下振動具有強(qiáng)化脈動熱管傳熱性能的效果,1.5mm管徑的脈動熱管由于管徑較小,氣泡的剛性較大,因此相對于2mm與3mm管徑來說難以啟動。在高熱負(fù)荷下振動環(huán)境的慣性力不足以對抗管內(nèi)壓差驅(qū)動力,壓差驅(qū)動力推動工質(zhì)進(jìn)行高速的循環(huán)運(yùn)行,因此高熱負(fù)荷下振動對脈動熱管的影響較小。脈動熱管受外界振動影響,熱阻下降速度的降低現(xiàn)象多發(fā)生在工質(zhì)從連續(xù)性脈動與短暫循環(huán)交替運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉欠�(wěn)定循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)以及穩(wěn)定循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)時。振動頻率對推動力的影響主要是力的方向,振動幅度對推動力的影響主要是力的大小�？v向振動環(huán)境下,外界振動所施加給脈動熱管內(nèi)工質(zhì)的推動力主要對抗的是流動阻力與冷熱端壓差驅(qū)動力以及重力;而橫向振動環(huán)境下,外界振動所施加給脈動熱管內(nèi)工質(zhì)的推動力主要對抗的是工質(zhì)的表面張力。(3)針對脈動熱管振動適應(yīng)性強(qiáng)化方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了內(nèi)壁耦合毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的脈動熱管既對振動環(huán)境表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性,又擁有相對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的脈動熱管較好的均溫性能與傳熱性能。具有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的脈動熱管內(nèi)工質(zhì)的流動與傳統(tǒng)脈動熱管相比具有較大的差異,在低熱負(fù)荷下,其熱阻最低僅為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)脈動熱管的十分之一。具有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的脈動熱管工質(zhì)的流動由于受到毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)毛細(xì)抽吸力的影響,對振動環(huán)境的適應(yīng)性有不同程度的增強(qiáng),且傳熱性能也存在不同程度的提高。這為后續(xù)工程實(shí)際應(yīng)用中,振動環(huán)境下脈動熱管的設(shè)計(jì)提供了新的思路。
【學(xué)位單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK172.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號注釋表
第一章 緒論
    1.1 課題背景以及其意義
    1.2 脈動熱管介紹
        1.2.1 脈動熱管結(jié)構(gòu)特征以及工作原理
        1.2.2 脈動熱管性能特點(diǎn)
    1.3 脈動熱管流動與傳熱特性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 脈動熱管內(nèi)氣液相變流動行為的可視化實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.2 脈動熱管傳熱特性及其影響因素的實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.3 脈動熱管強(qiáng)化換熱方法實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.4 振動環(huán)境下熱管實(shí)驗(yàn)研究
    1.4 脈動熱管技術(shù)在工程中應(yīng)用的研究進(jìn)展
        1.4.1 熱回收裝置中的應(yīng)用
        1.4.2 太陽能熱水器中的應(yīng)用
        1.4.3 電池散熱中的應(yīng)用
        1.4.4 其它方面的應(yīng)用
    1.5 本課題主要研究目標(biāo)與研究內(nèi)容
        1.5.1 研究目標(biāo)
        1.5.2 研究內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
第二章 管式脈動熱管可視化實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)方法
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        2.1.2 脈動熱管充液方法與步驟
        2.1.3 脈動熱管可視化實(shí)驗(yàn)方法與步驟
        2.1.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理以及誤差分析
    2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        2.2.1 脈動熱管內(nèi)工質(zhì)流動行為分析
        2.2.2 脈動熱管內(nèi)工質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)與流型的分析
        2.2.3 脈動熱管傳熱性能分析
    2.3 本章小結(jié)
第三章 振動環(huán)境下管式脈動熱管的傳熱特性實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)原理
        3.1.2 管式脈動熱管的設(shè)計(jì)與研制
        3.1.3 實(shí)驗(yàn)裝置
        3.1.4 實(shí)驗(yàn)方法與步驟
        3.1.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與誤差分析
    3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.2.1 非振動環(huán)境下脈動熱管流動與傳熱特性分析
        3.2.2 縱向振動環(huán)境下脈動熱管工質(zhì)流動運(yùn)行特性分析
        3.2.3 縱向振動環(huán)境下脈動熱管啟動性能分析
        3.2.4 縱向振動環(huán)境下脈動熱管傳熱特性分析
        3.2.5 橫向振動環(huán)境下脈動熱管傳熱特性分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 管式脈動熱管振動適應(yīng)性強(qiáng)化方法研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)原理
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)用管式脈動熱管的設(shè)計(jì)與研制
        4.1.3 實(shí)驗(yàn)方法與步驟
    4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.2.1 非振動環(huán)境下兩種脈動熱管流動與傳熱特性分析
        4.2.2 縱向振動環(huán)境下脈動熱管工質(zhì)流動運(yùn)行特性分析
        4.2.3 縱向振動環(huán)境下脈動熱管傳熱性能分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
圖表目錄
致謝
作者簡歷

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2864531