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:123487
氨-不锈钢热管恒温特性试验研究
段彦军1基金项目:国家自然科学基金(50906083),国家重点基础研究发展计划(2011CB710705)
,王焕光1,陶毓伽1,淮秀兰1,曲伟2
( 100190; 100074)
(Tel:010-82543034;Email:duanyanjun@)
摘要:对5根氨-不锈钢热管进行270℃恒温烘烤,经检测发现有不凝性气体产生,%。对不凝性气体的影响进行了计算分析,结果表明一定质量的不凝性气体对热管的影响只与热管工作温度有关,温度低时影响较大,随温度升高影响迅速减小,-63℃%,-23℃%,77℃%。烘烤过程中热管表现出不同程度的热管效应,对此现象进行了定性分析,并与相同尺寸的铝棒在同样工况下的表现进行了对比,结果表明氨-不锈钢热管传热能力优秀,对温度变化反应灵敏,最高有效导热系数约为壳体材料的159倍,。
关键词:氨-不锈钢热管,热管效应,不凝性气体,有效导热系数,相变
0 引言
热管通过工质在密闭空间内的相变来传递热量,同等条件下传热量比其他方式大很多[1],同时热管还可将大量热量通过很小的截面积远距离传输而不需外加动力[2,3],因此热管是最有效的传热元件之一,其导热系数可达优良导热材料的数倍甚至百倍千倍,被称为“热超导体”[4]。由于其超高的导热系数,通常热管都具有很好的等温性。凭借其质量小、传热温差低、热流密度大和传输距离远等优势,热管在地面装备和太空飞行器等传热领域得到了广泛应用,其形式也在不断发展[5,6]。
自1967年Haskins发表了氨热管用于红外探测器温度控制的试验结果[7],氨热管的研究得到了广泛关注。氨的熔点为-78℃,沸点为-℃,℃,;氨与不锈钢具有很好的相容性,可长期稳定工作于-50℃~50℃的温度范围[8],是优秀的低温热管工质,在空间飞行器和卫星等设备上得到了良好的应用。但是氨在较高的温度下会发生分解反应,产生氢气和氮气。在氨热管的正常工作范围内氢气和氮气都不会液化参与热管的工作,这意味着氨一旦发生分解,产生的气体属于不凝性气体。热管中如果存在不凝性气体,则在热管工作时,不凝性气体会被蒸发段产生的蒸汽挤压在冷却段末端,这样就妨碍了蒸汽占据整个冷却段。由于不凝性气体不能参与工质循环换热,大大减少了冷却段换热面积,从而减小热管冷却段换热速率,并在冷却段形成较大的温度梯度[9],严重影响热管的传热性能。
为了检验氨-不锈钢热管的传热性能及其在高温下是否会发生分解,本文对5根氨-不锈钢热管进行了恒温试验,对恒温烘烤后的热管进行检测,考察其中是否存在不凝性气体,并对不凝性气体的影响进行了详细分析。
对试验过程中出现的热管效应进行了分析,并与相同尺寸的铝棒在同样工况下的表现进行了对比。
1 试验设置
图1 氨-不锈钢热管结构及工作示意图
此氨-不锈钢热管长1000mm,直径10mm,在加热段布有100mm长的毛细芯,毛细芯厚度为2mm,以使氨液体可以均匀分布于