并联蒸发器平板式环路热管的实验研究.doc

文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123263
并联蒸发器平板式环路热管的实验研究基金项目:国家自然科学基金(No. 50906026)
汪冬冬,陈彬彬,刘志春*,刘伟,杨金国,李林
(华中科技大学能源与动力工程学院,武汉 430074)
(Tel: [phone], Email: ******@hust.)
摘要实验设计了并联蒸发器的平板式环路热管实验系统。平板式蒸发器内使用双孔径烧结镍粉多孔芯作为主毛细芯,不锈钢金属丝网作为二次芯,冷凝器采用套管式的冷凝方式,使用自来水冷却。通过实验发现:两个蒸发器施加相等或不等的热负荷时,系统都能启动运行;而只有一个蒸发器施加热负荷时,低充灌率下,较难启动,增加充灌率后,能够改善系统的启动,但会使系统的运行温度升高;单个蒸发器在某一热负荷下单独启动失败时,给另一个蒸发器热负荷,两个蒸发器一起启动时,系统又能启动成功;在做总热负荷一定的变工况运行时,每个蒸发器壁面的温度随施加到其上的热负荷大小而变化。
关键词平板式环路热管;双蒸发器;启动;引射
0 前言
环路热管(Loop Heat Pipe,LHP)是一种利用工质在蒸发器内汽化和在冷凝器内冷凝的两相相变循环进行传递热量的高效传热装置。与传统热管有所不同,环路热管仅在蒸发器处布置毛细芯,毛细芯内弯液面两端压差推动工质循环[1]。LHP的蒸发器结构有圆管式和平板式两种,平板式蒸发器易于与散热面的贴合,传热热阻更小,同时温度均匀性好。
为解决多热源、大功率仪器散热,采用多蒸发器结构的环路热管[2]。多蒸发器环路热管将来自多个蒸发器的管道并联到一条管道进入冷凝器,可以减少管道材料的使用,同时防止因管道较多带来的布置不便。多蒸发器LHP与单蒸发器LHP的启动、变负荷运行性能等有着明显的区别[3,4]。本文通过并联双蒸发器mLHP的实验,研究其运行特点。
1 实验系统简介
本实验并联蒸发器环路热管采用2个平板式蒸发器并联后一起进入冷凝器的方式组成,如图1所示。2个蒸发器不对称的布置,以观测其不同的运行特点。2个蒸发器均使用黄铜材料制成,其内使用双孔径烧结镍粉多孔芯作为毛细芯,不锈钢金属丝网作为二次芯。冷凝器采用套管式的冷凝方式,使用管网的自来水冷却。本装置通过抬高冷凝器来实现重力辅助,整个系统与水平面的夹角为θ。%的甲醇作为工质。采用3根加热棒加热紫铜圆柱体模拟热源,加热功率用精度±。
温度测量采用T型热电偶布置测点,热电偶的测量误差为±℃。对系统的主要温度采集位置如图1所示。1号蒸发器e1的壁面温度由十字对称布置的4个热电偶测得的平均值Te1表示,同样2号蒸发器e2的壁面温度由平均值Te2表示,热电偶Tc1、Tc2位于蒸发器e1的出口和进口,热电偶Tc3、Tc4位于蒸发器e2的出口和进口,热电偶Tc5、Tc6分别测量蒸发器e1、e2的补偿腔外壁面温度,Tc18位于蒸汽管道的冷凝器进口,Tc19位于液体管道的冷凝器出口。Tc30和Tc29分别监测冷却水进出口的温度。热电偶Tc31测试环境温度,重力辅助倾角θ=13°。
图1 双蒸发器mLHP示意图
2 实验结果及讨论
本实验的并联蒸发器环路热管存在2种循环回路:(1)蒸发器内产生的蒸汽进入冷凝器冷凝后再回流到蒸发器;(2)