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:123515
微型振荡热管非典型振荡的实验研究
陈娅琪,吴慧英资助项目:受国家杰出青年科学基金(编号:50925624)
上海优秀带头人计划()资助。
(上海交通大学机械与动力工程学院,工程热物理研究所,上海 200240)
(Tel: 021-34205299, E-mail: ******@sjtu.)
摘要:µm(#1)µm(#2)的硅基梯形截面通道的闭合回路平板振荡热管(FP-CLPHP),以R113为工质进行了一系列实验。微通道热管中可能出现非典型振荡,与典型振荡相比主要区别是工质返回加热端的驱动力。研究了此换热方式的热阻R在不同倾角(0°至90°)不同充液率下(30%至70%),于加热功率1W至10W的变化情况。以相对空管导热的热阻下降作为换热性能提升指标,此换热方式较典型振荡方式在数值略高(#1和#2比文献[8]℃/W)、百分比略低(%%),但非典型振荡对充液率的适应性更好。重力对换热有明显提升效果,管径增大也可稍微提升换热。水平工况的换热性能较差,呈现的是工质对加热端长周期的间歇性冲刷。
关键词:微型振荡热管非典型振荡可视化换热平板热管
0 引言
振荡热管(PHP)是20世纪90年代初由日本学者Akachi[1]提出的。它与传统热管一样是闭式两相被动式的传热系统,不同点在于它的结构更简单不含吸液芯,典型的振荡热管是一个两端闭合(闭合回路振荡热管)或不闭合(开放回路振荡热管)的蛇形回路毛细管。正是由于其紧凑的结构与优良的传热性能以及低廉的成本,学者一致认为振荡热管具有狭小空间内高效换热的潜质。在过去的二十几年,实验与数值方面已开展了大量的研究,Zhang和Faghri[2]对2007年以前有关PHP的研究状况给出了详实全面的综述,之后Xiao等[3]又总结了2007年以后的研究进展。绝大多数研究都是针对水力直径为1~3mm的常规尺度,而微尺度的PHP研究较少。Tong等[4],表明弯道两侧气液塞的非对称分布以及加热端沸腾的不等时性共同形成了管道内工质运动的驱动力和恢复力。Khandekar等[5]对单弯道内径2mm的玻璃振荡热管在相同的可控变量下实验得出涵盖四种振荡形式的振荡过程,同时注意到冷热端工质的不均匀分布可能导致传热恶化。在微尺度下,屈和吴[6]对以FC-72为工质的两个通道水力直径分别为352μm和394μm的梯形截面微型振荡热管的启动和稳定运行中工质的运动特征进行了可视化观察。观察到典型的汽液塞大幅振荡甚至单向循环,流型包括:泡状流、塞状流、环状流、半环状流和波环状流。Youn[7]~4W的稳定运行期进行了研究,将从实验结果与
Nishio提出的COSMOS热管传热理论模型(通道内工质完全填充的逆流振荡模式)进行了比较,表明2W以内实验与理论值比较吻合。研究对象也是典型的持续大幅汽液塞振荡,最佳换热时振幅15mm,。屈和吴[8]还分别采用FC-72和R113,以倾角、充液率