抗重力环路热管的设计制造及其复合结构毛细芯性能研究

深冷环路热管超临界启动实验研究周顺涛;莫青;张红星;苗建印【摘要】深冷环路热管(CLHP)在正常工作之前,整个回路内工质处于超临界状态.通过对毛细芯在液体工质中良好的浸润,保证主蒸发器顺利启动.研究了从储气室位置、副蒸发器功率以及充装压力等影响超临界启动的因素对CLHP超临界启动过程的影响.结果表明:储气室的两种接入位置均能实现超临界启动过程;漏热量一定时,为了使主蒸发器达到启动条件,副蒸发器存在一个最小启动功率,且副蒸发器功率越大主蒸发器降温越迅速;对于回路结构一定的CLHP,当副蒸发器功率一定时,其存在一个最佳充装压力,在该充装条件下能使得启动过程最为迅速.【期刊名称】《低温工程》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】5页(P18-21,60)【关键词】环路热管;深冷;超临界启动;实验【作者】周顺涛;莫青;张红星;苗建印【作者单位】北京空间飞行器总体设计部,北京,100094;北京空间飞行器总体设计部,北京,100094;北京空间飞行器总体设计部,北京,100094;北京空间飞行器总体设计部,北京,100094【正文语种】中文【中图分类】TK172;TB6631 引言深冷环路热管(CLHP)的工作原理与常温环路热管(LHP)类似，它依靠蒸发器毛细芯产生的毛细力作用，使得低温工质在回路内产生流动，实现热量的收集、传输与排散［1］。

对于环路热管，启动问题目前仍是困扰其步入实际应用的一个关键问题。

从文献［2-5］知，无论回路处于何种工况，能够保证LHP顺利启动的首要条件就是蒸发器毛细芯能够被液体工质良好浸润。

普通LHP(如氨环路热管)在常温下回路内工质处于气液两相状态，蒸发器毛细芯一般都处于浸润状态，因此只需在蒸发器上直接施加热载荷即能进行启动。

但是对于CLHP，其采用的都是低温工质(如氮、氢)，在非工作状态时(CLHP处于常温环境)，回路内这类工质一般处于超临界状态［6］。

因此，深冷环路热管不能像常温环路热管一样可以直接运行，而是需要在正常工作前将深冷环路热管内部工质冷却到气液两相状态，并使其内部的气液分布满足启动要求。

热能工程中推行热管技术的发展研究朱秋平发布时间：2022-12-26T08:51:11.732Z 来源：《国家科学进展》2022年10期作者：朱秋平[导读] 自我国加入世界贸易组织以来，包括工程项目在内的我国各行业面临着诸多重大机遇与挑战，随之对其质量的发展、提高也提出了更高的要求。

身份证号：32021919740914xxxx摘要：自我国加入世界贸易组织以来，包括工程项目在内的我国各行业面临着诸多重大机遇与挑战，随之对其质量的发展、提高也提出了更高的要求。

通过落实中央规划工作重心，我国工程项目施工技术也得到了极大地改善与提高，在热能工程项目的施工管理中也逐渐积累了一些经验和技巧，这些经验与技巧在我国社会主义现代化建设过程中也发挥了极大地推动作用，缩短了我国热能工程项目与发达国家之间的差距，也给热能工程带来了较大的效益。

关键词：热能工程；热管技术；应用引言改革开放以来，我国各项事业均取得了不同程度的发展，随着社会经济的持续增长，我国对于社会主义现代化建设过程中工程项目的质量提出了越来越高的要求。

热管的应用越来越广泛，热管技术也受到越来越多的人们重视。

热管技术发展到现在，在热能工程中取得了很大的成效，并与热能工程技术相互促使彼此不断发展。

基于此，本文就热管技术在热能工程中的应用展开分析与研究，促进热管工程的快速发展。

一、热管的工作原理热管在应用的过程中，可以分为三段，具体包括蒸发段、绝热段、冷凝段。

其中，绝热段在中间，蒸发段与冷凝段在两边。

在加热过程中，蒸发段受热会导致液体蒸发，所产生的蒸汽会带走热量流向冷凝段。

在冷凝段放热冷却后，蒸汽就会冷凝为液态，沿着管芯的毛细多孔材料再次流回到热管的蒸发段。

这就形成了一个闭合的循环回路，让热量在热管中不断的传递。

如果将热管进行立式放置，还可以利用重力作用，让冷凝后的液体沿着热管的内壁回流到蒸发段。

这种重力式热管不需要管芯提供毛细作用力，也被称作两相热虹吸管。

一种一体化成形复合吸液芯超薄热管及其增材制造工艺一体化成形复合吸液芯超薄热管是一种应用于电子设备散热领域的新型散热元件。

它采用了一体化成形复合吸液芯技术，具有超薄、高热传导性和高能效的特点。

本文将介绍一体化成形复合吸液芯超薄热管的工作原理、结构设计和增材制造工艺。

一体化成形复合吸液芯超薄热管的工作原理是基于液体吸附和蒸发换热机制。

它由一根芯管和多个吸液芯片组成。

芯管由内部涂层薄膜组成，用于吸收和传递热量，而吸液芯片则用于增加散热表面积。

当芯管中的液体吸附热量时，液体经过蒸发变成蒸汽，并通过吸液芯片的表面释放热量。

蒸汽在芯管中循环，形成热传导的通道，从而实现散热。

为了提高热管的散热效果，需要进行结构设计优化。

首先，选择合适的材料，如铜或铝等高热导率材料，保证热管具有良好的导热性能。

其次，优化吸液芯片的设计，增加散热表面积，提高热量传递效率。

同时，通过设计合理的芯管内部结构，如加入微纳米级的凹凸结构，可以进一步提高液体吸附和传热效果。

在制造过程中，采用增材制造工艺可以实现复杂几何形状的一体成型。

首先，根据设计需求，使用计算机辅助设计软件设计出热管的三维模型。

然后，利用增材制造设备，如3D打印机或激光烧结机，将设计好的模型进行逐层打印或烧结。

通过控制打印或烧结参数和材料选择，可以实现对热管结构和性能的精确控制。

最后，对打印或烧结得到的热管进行后处理，如热处理或机械加工，使其达到设计要求。

一体化成形复合吸液芯超薄热管在电子设备散热领域有着广泛的应用前景。

其超薄的设计可以适应越来越轻薄化的电子设备，同时高热传导性和高能效可以有效提高散热效果，保证电子设备的正常运行。

随着技术的不断进步和市场的需求增加，一体化成形复合吸液芯超薄热管的制造工艺也将不断完善，为电子设备散热提供更加高效可靠的解决方案。

总之，一体化成形复合吸液芯超薄热管是一种具有潜力的散热元件。

通过合理的结构设计和增材制造工艺，能够实现超薄、高热传导性和高能效的特点。

基于VOF的U形重力热管的数值模拟黄依，黄坤荣，章征服，段宁康（南华大学机械工程学院，湖南衡阳421001）0引言热管是一种在现在能源工业中常常被使用的传热设备，用于各种需要热量传递的场所,如电子元器件的散热、核设备中的散热、地热资源开发及一些条件恶劣的环境中，热管具有结构简单、易加工等优点。

重力热管通常也叫做两相闭式热管，是一种无吸液芯结构的热管，和传统的热管不同的是重力热管内部无吸液芯结构。

传统的有芯热管依靠蒸发端将工质蒸发，产生蒸汽，形成压差作为驱动力，蒸汽到达冷凝端后放热后变为液体，通过吸液芯结构重新回到蒸发端，吸液芯的毛细力能为冷凝后的水做驱动力，此为传统热管的工作原理。

重力热管与之不同，管内无吸液芯结构，并且一般其为竖直直管，通过蒸发端将工质进行蒸发，产生压差，蒸汽到达冷凝端后放热，经放热后在管壁上凝结为水滴，通过重力作用回到蒸发端补充工质。

目前，国内外的学者已经就重力热管进行大规模的研究，也有许多学者就其进行了数值模拟。

卿倩[1]研究了不同加热功率下对重力热管的热阻，研究了不同充液率下热管的传热性能。

刘刚[2]对重力热管内部工质选择进行分析，从工质物性的角度对热管的传热影响进行了讨论。

战洪仁等[3]用FLUENT软件和UDF对重力热管内部的工质蒸发冷凝做出模拟，结果能够成功做出冷凝过程。

战洪仁等[4]研究了改变蒸发端工质蒸发速率的螺纹式内壁的重力热管仿真研究，分析了螺纹内壁对热管的传热影响。

贾雷雷等[5]研究了基于不锈钢-水重力热管在变重力方向的工况下，不同充液率对重力热管的传热影响。

陈军等[6]在管内填充两种工质的情况下对R134A与水进行了数值模拟。

姚丽君等[7]采用CFD仿真技术对小管径（ϕ6.8mm）的重力热管建立了数值模型，并分析了不同加热功率和不同重力方向对热管传热性能的影响，运用数值模拟对管内进行了可视化研究。

夏波等[8]使用了玻璃-金属材质的重力热管，对热管进行了可视化试验，研究了不同热流密度、冷却条件、充液率对热管传热性能的影响。

重力热管两相传热行为可视化实验研究夏波姚慧聪杨重阳朱跃钊南京工业大学机械与动力工程学院摘要：本文构建了玻璃-金属封接结构的重力热管，搭建了其可视化实验平台，考察了热流密度、加热高度、冷却水温度、充液量对热管传热行为的影响，获得了热管流型与传热特性的关联。

结果表明：冷却水温度越高、热流密度越高时，热阻越小。

充液高度越高，热阻越小，充液140mm 时热阻最小。

可视化实验揭示充液50mm ，90mm 和140mm 的重力热管在不同热流密度下相变行为，并解释不同流型时的温度变化趋势。

关键词：重力热管传热性能可视化Visual Experimental Study on Two-phase HeatTransfer Behavior of Gravity Heat PipeXIA Bo,YAO Hui-cong,YANG Chong-yang,ZHU Yue-zhao School of Mechanical and Power Engineering,Nanjing Tech UniversityAbstract:In this paper,a gravity heat pipe with glass-metal sealing structure is constructed,and its visual experimental platform is built.The effects of heat flux,heating height,heat flux,cooling water temperature,liquid filling on heat transfer behavior of the heat pipe are investigated,and the correlation between flow pattern and heat transfer characteristics of the heat pipe is obtained.The results show that thermal resistance reduces with increasing temperature of cooling water and input heat flux.The higher the liquid filling height is,the smaller the thermal resistance is.The visualization experiment reveals the phase change behavior of gravity heat pipes with liquid filling of 50mm,90mm and 140mm at different heat fluxes,and explains the temperature change trend of different flow patterns.Keywords:gravity heat pipe,heat transfer characteristics,visualization收稿日期：2019-4-2作者简介：夏波（1994~），男，硕士研究生；江苏省南京市浦口区南京工业大学江浦校区（211816）；************；E-mail:****************0引言重力热管是一种高效的两相传热设备，具有超高的导热性、优良的等温性及结构紧凑的特点，在太阳能热利用、余热回收等领域得到了广泛应用[1-3]。