闭式重力热管的传热性能研究

新型重力热管换热器传热性能的实验研究曹小林;曹双俊;曾伟;王芳芳;李江;池东【摘要】基于常规重力热管换热器难以安装翅片结构以强化管外换热,提出一种新型结构形式的重力热管换热器,该热管由一些并排的矩形通道而不是通常的圆管组成.并建立实验测试平台,进行一系列对比实验,重点分析加热功率、工质充液率、倾角及冷凝段风速对其运行热阻的影响.研究结果表明:加热功率对热管的运行性能有重要影响;当工质充液率约为20％时,热管换热器具有最小运行热阻;在最佳充液率为20％和加热功率为360 W时,运行热阻随倾角的增加有减小趋势,但当加热功率较大时,倾角对热管换热器的运行热阻影响不大；随着冷凝端风速的增加,热管换热器的运行热阻不断减小.%Based on the fact that normal gravity-assisted heat pipes are difficult to be enhanced with fins, an innovative gravity-assisted heat pipe was developed, which is made of several rectangular channels in parallel instead of normal round channels. A test apparatus was set up, with which the influences of heating input power, filling ratio, inclination angle and air velocity at condenser section on the heat transfer performance were investigated by contrast tests. The results show that heating input power has an important effect on heat transfer characteristics. The minimum heat transfer resistance is gotten at the filling ratio of about 20%. When filling ratio is 20%, the thermal resistance decreases slightly with the increase of the inclination angle when the input power is 360 W, but the inclination angle has little effect on thermal resistance for higher heat input power. The thermal resistance decreases gradually as the air velocity with the increase of condenser section.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)006【总页数】5页(P2419-2423)【关键词】传热;换热器;热管;热阻【作者】曹小林;曹双俊;曾伟;王芳芳;李江;池东【作者单位】中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TK172与普通热管相比，重力热管不仅结构简单、制造方便、成本低廉，而且传热性能优良、工作可靠。

第27卷第2期2007年6月西安科技大学学报J O URN AL OF X I.A N UNI V ERSI T Y OF SCI E NCE A ND TEC HNOL O G YVo.l27No12June12007文章编号:1672-9315(2007)02-0187-03热管热性能的实验研究*张亚平1,2,余小玲1,冯全科1(11西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安710049;21西安科技大学能源学院,陕西西安710054)摘要:进行了热管与铜棒热性能的对比实验。

实验结果表明,只有当速度场、温度场和重力场协同时,热管才具有最佳传热能力。

热管总热阻随倾角变化,逆重力工作时的总热阻分别是重力辅助和水平工作的100倍和10倍;热源在上垂直热管的蒸发端和冷凝端的当量换热系数分别是水平放置热管的4倍和3倍;铜棒热阻是相同尺寸热管垂直热源在下时的100倍以上,体现了热管热阻小、传热系数大及等温性好的优势。

关键词:热管;热阻;热性能中图分类号:T K124文献标识码:AExper i m en t of heat p i pe ther m a l perform anceZ HANG Ya2ping1,2,YU X iao2li n g1,FENG Quan2ke1(11School of Energy a nd P o wer Engineering,Xi.a n J i a ot ong Univ ersity,X i.an710049,China;21S c hool of Energy,X i.an Univ ersity of Science and Technolo gy,Xi.an710054,Ch i na)Abstract:Experi m entation was presented i n order to co mpare ther mal perf or m ance heat pi p e and copper stick.When fi e l d of te mperature gravity and ve l o c ity cooperate with,heat pipe w illhave best heat trans2f er perf or mance.Exper i m ent results i n dicate that ther m al resistance of heat p i p e go w it h inc li n e anglechange.The total ther m a l resistance at thwart gravity are the100ti m es of gravity assistant and10ti m es at horizontal orientati o n.The equ i v a lent heat transf er coef ficients of evaporator and condenser secti o n w ith booto m2heati n g verti c almode are respecti v e l y the4and3ti m s than t h at of horizonta lmode.Ther2 ma l resistance of copper stick co mpared to heat p i p e w ith botto m2hea ti n g vertica lmode and the sa me size are more100ti m es,it shows that heat p i p e have more better advantage w ith ther mal resistance s mal,l coeffic ient f heat transf er h i g h and un if or m ity te mperature.K ey w ord s:heat pipe;ther mal resistance;ther m al perf or m ance热管具有高导热性,使各分离器件间的温度梯度减小,保持良好的等温环境,因而能替代工业中形状复杂且笨重的散热器件。

闭式环路型脉动热管实验研究的读书报告（国内文献）1. 曲伟,马同泽,微小空间薄液膜相变传热的微尺度效应, 航天器工程，Vol13，No.2,36-45，2004主要内容：本文对小空间的相变传热和流动的微尺度效应的研究进展进行了阐述，包括下列几个方面：固体表面上薄液膜厚度的微尺度效应；圆形截面毛细管管径的微尺度效应；毛细管的截面形状微尺度效应；壁面纳米级粗糙度的微尺度效应；微型热管(MHP)的微尺度效应和连续性极限、堵塞极限；平板热管(FMHP)的壁面粗糙度微尺度效应和沸腾极限；脉动热管(PHP)管径的微尺度效应；薄液膜的稳定性等。

研究分析了上述各方面微尺度效应的机理，归纳推知增加每个薄液膜区域的面积和增加薄液膜区域的数量这两种方法均可提高蒸发器的性能，后一种方法可操作性强，为高效蒸发器性能的提高指明了方向。

主要结论：对于薄液膜传热，各种力的对比发生根本的变化，脱离压力(Disjoining Pressure)和毛细力(Capillary Pressure)占有主导地位，而重力、粘性力、惯性力相对不重要。

在薄液膜传热和流动研究中发现，脱离压力和毛细力的对比也会因空间尺度、表面微观粗糙度等的不同此消彼长。

由于尺度减小，壁面的相对粗糙度变得越来越重要，即使是对光滑表面来讲，壁面粗糙度也是不能忽略的了，原因是光滑壁面的纳米量级的粗糙度也会改变薄液膜的吸附热，从而改变了脱离压力和毛细力的相对大小。

关于薄液膜稳定性，对薄液膜叠加了表面力，如果薄液膜出现不稳定，则会加剧其表面的波动。

可知增加每个薄液膜区域的面积和增加薄液膜区域的数量两种方法均能提高蒸发器的性能，后一种方法可操作性强，为高效蒸发器性能的提高指明了方向。

在相同的当量直径及相同加热温差下，三角形截面毛细管内总的蒸发传热量最大，圆形截面毛细管的最小。

存在问题和拟定解决措施：2.崔晓钰，翁建华，M.Groll，铜/水振荡热管传热特性的实验研究，工程热物理学报，Vol.24，No.5，864－866，2003主要内容：实验装置如上图。

重力热管在太阳能光电光热利用中的实验和理论研究太阳能作为一种可再生能源，具有广阔的发展前景。

光电光热利用是太阳能利用的重要手段之一，其能够将太阳能转化为热能或电能。

重力热管作为一种高效传热器件，可以在光电光热利用中发挥重要作用。

本文将介绍重力热管在太阳能光电光热利用中的实验和理论研究，以期推动太阳能的可持续利用。

一、引言太阳能是一种无污染的清洁能源，具有巨大的潜力。

光电光热利用是太阳能的重要利用方式，它通过将太阳能转化为热能或电能来满足人类的能源需求。

重力热管是一种传热效率高、结构简单的传热设备，可应用于太阳能光电光热利用中。

二、重力热管的原理与结构重力热管是由热管和重力场两部分组成的。

热管是一种液体循环传热器件，由内外两层金属管组成，内层充满工作流体，外层圆周上开有许多小孔。

当热管的一端受热时，内层的工作流体蒸发成蒸汽，蒸汽在压力梯度的驱动下流动到冷端，然后通过冷凝转化为液体，回流到热端，从而完成传热循环。

重力场是指热管周围的重力场，它对热管内的工作流体循环产生重要影响，能够提高热管的传热效率。

三、重力热管在太阳能光电光热利用中的应用1.光伏-热发电系统中的应用光伏-热发电系统将太阳能转化为电能和热能。

该系统通过光伏组件将太阳能转化为电能，然后利用重力热管将光伏组件背面的余热转化为热能，用于供热或发电，从而提高系统的能源利用效率。

2.太阳能热发电系统中的应用太阳能热发电系统利用太阳能的集中热能产生蒸汽的力推动涡轮发电机组发电。

通过重力热管，系统可以更有效地收集和传输太阳能的热能，提高系统的发电效率。

四、重力热管在太阳能光电光热利用中的实验研究1.实验装置的设计与搭建根据重力热管在太阳能光电光热利用中的应用需求，设计和搭建了相应的实验装置。

该装置包括太阳能光电光热转换组件、重力热管传热装置和测试系统等。

2.实验的参数控制和测试在实验中，通过控制光照强度、温度和流体流速等参数，测试了重力热管在太阳能光电光热转换过程中的传热性能。

重力热管中流动与传热的CFD模拟a CFD研究中心，化学工程系，拉齐大学，克尔曼沙阿，伊朗b 机械工程学院，工程和石油学院，科威特大学有效上传时间2009年10月22日摘要：在本研究中以重力热管中的流动并同时伴随蒸发和冷凝现象为模型。

用VOF（体积模型）来模拟气/液两相的相互作用阶段。

在热管中以不同的操作条件进行实验。

重力热管温度的CFD预测曲线与实验测量值有很好的一致性。

可得出结论CDF是一种有用的模拟和解释热管中复杂流动和传热的工具。

关键词：重力热管，热管，计算流体力学，凝聚，蒸发文章大纲术语1.引言2.原理3.实验3.1．实验方面3.2．实验结果4．CDF模拟5．结果与讨论6．结论致谢参考文献1. 引言：热管是具有极高导热效率的两相热传输设备。

使用热管的优势是其所需的面积和温差很小。

此外，设计简单，传热率高，单向传热（热二极管），成本低，重量轻，维修成本低，也使这一设备的要求更高。

在热管中，热量被蒸发段吸收并输送到冷凝段，在冷凝段处蒸汽冷凝将热量传输给冷却介质。

热管被称为高效传热设备，并有超过半世纪[1] [2]和[3]的重大发展。

热管由一个绝热管、吸液芯和工作流体组成。

一组热管内流体因重力发生循环则称为两相闭式热虹吸管[3]。

在这一类热管中，没有用于转移工作流体的吸液芯，而是由于重力差引起管内的流体流动。

所有热管都具有三个部分，包括：蒸发段，绝热部分和冷凝段。

在重力热管中，冷凝段总是放置在蒸发段之上，但在热管中吸液芯可以置于蒸发段的下方。

在重力热管中，热量通过蒸发段的液池输入，将工作流体变成蒸气。

蒸气上升，并通过绝热段到达冷凝段。

在冷凝段中水汽凝结，并放出其潜热。

然后，冷凝液因重力返回到蒸发段。

由于其具有较高的效率，可靠性和成本效益，重力热管已被应用于许多不同的方面。

其中包括保护冻土，除冰的道路，涡轮叶片冷却，热交换器[4]，湿度控制[5]，食品工业[6]，太阳能系统[7]和电抗器[8]等。

重力热管技术研究与应用概述
任鹏飞;杨楠
【期刊名称】《东方电气评论》
【年(卷),期】2024(38)3
【摘要】重力热管是一种高效的传热元件,因其结构简单、等温性良好、换热性能优异、不含有能动部件等特点,被广泛应用于各个领域。

本文全面总结讨论了重力热管的传热机制,包括膜状冷凝和努塞尔理论、降膜蒸发和降膜沸腾等机理,并对相关的理论模型进行了讨论分析,给出了比较合适可靠的理论模型选择建议。

此外还介绍了重力热管在工程领域的应用现状,指出了重力热管技术应用所面临的问题和发展方向。

【总页数】6页(P1-6)
【作者】任鹏飞;杨楠
【作者单位】中国东方电气集团有限公司;华北电力大学
【正文语种】中文
【中图分类】TK172.4
【相关文献】
1.径向式热管与重力式热管管壁温度的影响因素分析
2.热管式真空管太阳集热器所用重力热管的研制
3.应用于动力电池热管理的重力型热管仿真研究
4.重力热管技术在燃煤电厂MGGH系统的应用
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三相流闭式重力热管的强化传热研究
闭式重力热管具有广阔的应用前景,对于其强化传热的研究目前已经得到了广泛的关注。

本文将三相流强化传热技术应用于重力热管,构建了三相流闭式重力热管系统。

以水为工质,以加热功率、充液率、固含率和内置管尺寸等作为参数,研究并比较分析了两相流重力热管、无内置管和有内置管的三相流重力热管的传热性能。

研究中采用等效对流传热系数等作为评价传热性能的指标。

研究结果表明:对于两相流重力热管,等效对流传热系数随着加热功率的增
加而增大,但随着充液率的增加而减小。

对于无内置管的三相流重力热管,随着加热功率的增加,等效对流传热系数增大。

加入Φ5.5 mm的聚甲醛颗粒时,由于其不易流化,因此其固含率的变化对等
效对流传热系数无明显的影响;而当加入较易流化的Φ3.15 mm的聚甲醛颗粒和
树脂颗粒时,随着固含率的增加,其等效对流传热系数先增大,在到达某一定值后开始出现波动。

对于具有内置管的三相流重力热管,研究发现,加入内置管后,等效对流传热系数较空管有所提高,且内置管的管径对于传热有一定的影响。

Ф20 mm×1.5 mm的内置管,其等效对流传热系数较Ф26 mm×2.0 mm要高。

当加入沙子的固含率达到2%以上时,等效对流传热系数有明显的提高,最大增加
了30.7%。

随着加热功率的增大,等效对流传热系数亦增加。

研究初步表明,在一定的条件下,三相流闭式重力热管具有一定的强化传热效果。

《重力热管传热特性的数值模拟与实验研究及热管式空预器优化设计》篇一一、引言随着能源需求与环境保护的日益关注，热管技术作为一种高效的传热元件，其应用越来越广泛。

重力热管因其独特的传热特性，在能源、化工、航空、航天等领域发挥着重要作用。

本文旨在通过数值模拟与实验研究的方法，探讨重力热管的传热特性，并基于此对热管式空预器进行优化设计。

二、重力热管传热特性的数值模拟首先，建立重力热管的物理模型和数学模型。

在数值模拟过程中，考虑到重力热管的物理特性和传热机理，利用计算流体动力学（CFD）软件进行仿真分析。

通过设定合理的边界条件和初始条件，模拟重力热管在不同工况下的传热过程。

数值模拟结果显示，重力热管的传热过程受到多种因素的影响，包括工作介质、加热功率、结构参数等。

在不同工况下，重力热管的传热效率有所差异。

通过对模拟结果的分析，可以得出重力热管的传热特性和规律。

三、重力热管传热特性的实验研究为了验证数值模拟结果的准确性，进行了一系列实验研究。

实验中，采用不同工作介质、加热功率和结构参数的热管进行测试，记录了实验过程中的温度、压力等数据。

通过对比实验数据和数值模拟结果，验证了所建立数学模型的正确性。

实验结果表明，重力热管的传热特性与数值模拟结果基本一致。

同时，实验还发现了一些新的现象和问题，为后续的优化设计提供了依据。

四、热管式空预器优化设计基于重力热管传热特性的研究结果，对热管式空预器进行优化设计。

首先，根据实际需求和工况条件，确定空预器的结构参数和工作介质。

其次，通过优化设计，提高空预器的传热效率和稳定性。

最后，利用数值模拟和实验方法对优化后的空预器进行验证和分析。

优化设计后的热管式空预器在传热效率、稳定性和使用寿命等方面均有显著提高。

同时，优化设计还考虑了空预器的成本和制造工艺等因素，确保了其在实际应用中的可行性和经济性。

五、结论本文通过数值模拟与实验研究的方法，深入探讨了重力热管的传热特性。

在此基础上，对热管式空预器进行了优化设计。