闭式重力热管的传热性能研究

• 作 者: 刘泽
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 重力热管 三相流 颗粒特性 固含率 强化传热

重力热管因其高效的传热性能、简单易造而被广泛应用于航天、军工及民用行业。三相流节能防垢技术具有良好的强化传热和防、除垢性能，可以解决诸多换热设备的强化传热和防垢问题。将三相流技术有效地应用到重力热管的换热中，不仅可以进一步拓展该项技术的应用领域，而且可以对重力热管的强化传热研究起到很好地促进作用。为拓展三相流强化传热和防除垢技术的应用领域，优化重力热管的传热性能，本文设计并构建了金属闭式重力热管系统和可视化重力热管，对两相流和三相流热管的传热性能进行了研究，考察了充液率和加热功率对两相流热管传热的影响，而对三相流重力热管还考察了固含率和颗粒特性等对传热的影响。结果表明，两相流与三相流重力热管的传热系数随加热功率的增大而增大，随充液率的增大而减小。三相流重力热管可以强化传热，所加颗粒本身的特性对三相流重力热管的传热性能影响较大，与两相流重力热管相比，30%PA66颗粒（30%碳纤维加强的尼龙66）的强化传热效果较好，蒸发段对流传热系数增强因子E在1.098~1.463之间，20%PA66颗粒（20%碳纤维加强的尼龙66）对传热系数的增强因子E在1.04~1.356之间，而POM2（粒径为2mm的聚甲醛）的增强因子E在1.088~1.241之间。重力热管蒸发段传热效果随着固含率的增加会出现波动，不同的操作条件下，都会存在一个最优的固含率（强化传热效果最好）；而冷凝段传热系数则是通过蒸发段受颗粒的间接影响而出现波动。用POM颗粒研究了颗粒粒径对重力热管传热系数的影响，发现蒸发段传热系数随粒径的增大会先减小后增大，而冷凝段传热系数的变化则相反。