小管径螺纹重力热管的传热性能研究
小管径螺纹重力热管的传热性能研究的开题报告
小管径螺纹重力热管的传热性能研究的开题报告
一、研究背景和意义
重力热管是一种有效的传热器件，能够在热量传递中实现高效率、
可靠性和无维护等优点。
螺纹管是常用的重力热管结构形式之一，其具
有在重力场中自驱动、阻力小、传热效果好等特点。
然而，传统的螺纹
管重力热管往往存在的问题是结构相对复杂，成本较高。
因此，研究小
管径螺纹重力热管可降低热管的制造成本和提高性能，是非常有意义的。
二、研究内容
本研究将重点研究小管径螺纹重力热管的传热性能，主要包括以下
方面的内容：
1.小管径螺纹重力热管的制备和优化设计；
2.小管径螺纹重力热管的传热实验研究，结合不同工作状态下，流速、压降及热输入等因素的影响，分析其传热机理；
3.基于实验数据，探究小管径螺纹重力热管传热性能的影响因素、
变化规律以及性能优化方法。
三、研究方法
1.制备小管径螺纹重力热管：采用加热坩埚法制备铜管芯，并采用
电解研磨技术加工螺纹，形成小管径螺纹重力热管。
2.传热实验研究：设计和制作试验装置，通过测量入口和出口温度
及热输入，以及流量和压降，探究小管径螺纹重力热管传热性能。
3.数据处理与分析：采用统计学方法处理数据，并通过逐步回归分析、多元线性回归分析等统计方法，探究影响小管径螺纹重力热管传热
性能的因素，并分析其变化规律。
四、预期成果
1.制备出性能良好、制造成本低的小管径螺纹重力热管，为制造更加高效的重力热管提供技术支持；
2.初步了解小管径螺纹重力热管在不同工况下的传热性能特点及其机理；
3.提出小管径螺纹重力热管的性能优化方法，为热管在工程应用中提供理论指导。
螺旋槽重力热管强化传热实验研究_方书起
第36卷第6期2008年6月 化 学 工 程C H E M I C A LE N G I N E E R I N G (C H I N A ) V o l .36N o .6J u n .2008作者简介:方书起(1964—),男,副教授,硕士生导师,研究方向为过程设备强化;赵凌(1980—),硕士生,通迅联系人,E -m a i l :z h a o 529810@s o h u .c o m 。
螺旋槽重力热管强化传热实验研究方书起,赵 凌,史启辉,路慧霞(郑州大学化工学院,河南郑州 450001)摘要:为了提高重力热管的传热能力,用螺旋槽表面结构来强化重力热管传热,并以水为工质进行了传热特性实验研究。
自制热电偶和热管并搭建实验设备,改变加热功率,测得在不同的蒸汽温度下的热管壁温。
实验结果表明:以管内等效对流换热系数为评价指标,与普通重力热管相比,螺旋槽重力热管的对流换热系数提高了10%—23%,其中槽深和螺距对传热有很大的影响。
关键词:重力热管;螺旋槽;强化传热中图分类号:T Q 028.94 文献标识码:A 文章编号:1005-9954(2008)06-0019-03E x p e r i m e n t a l r e s e a r c ho f e n h a n c e dh e a t t r a n s f e rf o r s p i r a lg r o o v e g r a v i t yh e a t pi p eF A NG S h u -q i ,ZH A O L i n g ,S HI Q i -h u i ,L UH u i -x i a(S c h o o l o f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g ,Z h e n g z h o u U n i v e r s i t y ,Z h e n g z h o u 450001,H e n a n P r o v i n c e ,C h i n a )A b s t r a c t :U s i n g s p i r a l g r o o v e o n t h e s u r f a c e t o e n h a n c e t h e h e a t t r a n s f e r i n t h e g r a v i t y h e a t p i p e w a s p r o p o s e d .T h e e x p e r i m e n t a l d e v i c e w a s b u i l t a n d t h e r m a l p o w e r w a s c h a n g e d .T h e w a l l t e m p e r a t u r e o f t h e h e a t p i p e u n d e r d i f f e r e n ts t e a mt e m p e r a t u r e w a s o b t a i n e d b y t h e s e l f -m a d e t h e r m o c o u p l e s .T h e r e s e a r c h o f h e a t t r a n s f e r w a s c o n d u c t e d u s i n g w a t e r a s r e f r i g e r a n t s .T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e h e a t t r a n s f e r c a p a c i t y o f t h e s p i r a l g r o o v e g r a v i t y h e a t p i p e i s 10%-23%h i g h e r t h a n t h a t o f t h e o r d i n a r y g r a v i t y h e a t p i p e ,w i t h t h e e q u i v a l e n t c o n v e c t i o n h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t a s e v a l u a t i o n i n d i c a t o r .T h e h e a t t r a n s f e r i s v e r y a f f e c t e d b y g r o o v e d e p t h a n d w h o r l i n t e r v a l .K e y w o r d s :g r a v i t y h e a t p i p e ;s p i r a l g r o o v e s ;e n h a n c e d h e a t t r a n s f e r 重力热管又称二相闭式热虹吸管。
新型重力热管换热器传热性能的实验研究
新型重力热管换热器传热性能的实验研究曹小林;曹双俊;曾伟;王芳芳;李江;池东【摘要】基于常规重力热管换热器难以安装翅片结构以强化管外换热,提出一种新型结构形式的重力热管换热器,该热管由一些并排的矩形通道而不是通常的圆管组成.并建立实验测试平台,进行一系列对比实验,重点分析加热功率、工质充液率、倾角及冷凝段风速对其运行热阻的影响.研究结果表明:加热功率对热管的运行性能有重要影响;当工质充液率约为20％时,热管换热器具有最小运行热阻;在最佳充液率为20％和加热功率为360 W时,运行热阻随倾角的增加有减小趋势,但当加热功率较大时,倾角对热管换热器的运行热阻影响不大；随着冷凝端风速的增加,热管换热器的运行热阻不断减小.%Based on the fact that normal gravity-assisted heat pipes are difficult to be enhanced with fins, an innovative gravity-assisted heat pipe was developed, which is made of several rectangular channels in parallel instead of normal round channels. A test apparatus was set up, with which the influences of heating input power, filling ratio, inclination angle and air velocity at condenser section on the heat transfer performance were investigated by contrast tests. The results show that heating input power has an important effect on heat transfer characteristics. The minimum heat transfer resistance is gotten at the filling ratio of about 20%. When filling ratio is 20%, the thermal resistance decreases slightly with the increase of the inclination angle when the input power is 360 W, but the inclination angle has little effect on thermal resistance for higher heat input power. The thermal resistance decreases gradually as the air velocity with the increase of condenser section.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)006【总页数】5页(P2419-2423)【关键词】传热;换热器;热管;热阻【作者】曹小林;曹双俊;曾伟;王芳芳;李江;池东【作者单位】中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学能源科学与工程学院,流程工业节能湖南省重点实验室,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TK172与普通热管相比，重力热管不仅结构简单、制造方便、成本低廉，而且传热性能优良、工作可靠。
重力对烧结热管传热性能影响的实验研究
重力对烧结热管传热性能影响的实验研究
刘东;舒宇;淳良
【期刊名称】《化学工程》
【年(卷),期】2018(046)010
【摘要】针对重力对热管换热器的影响,文中搭建了实验台并实验测试了直线型和L型烧结式热管的传热的性能,分析重力、热管结构形状等因素的影响.实验结果表明:当加热功率较大时,随着倾斜角度的增加,不同结构形式的烧结热管失效段的温度逐渐降低,分析认为重力可以改变管内冷凝工作的流动特性从而影响烧结芯热管的换热特性.在重力作用下,直线型热管最佳的换热倾角为30°-60°,L型热管最佳的换热倾角为90°.
【总页数】4页(P26-29)
【作者】刘东;舒宇;淳良
【作者单位】西南科技大学土木工程与建筑学院,四川绵阳621010;西南科技大学土木工程与建筑学院,四川绵阳621010;西南科技大学土木工程与建筑学院,四川绵阳621010
【正文语种】中文
【中图分类】TK124
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2.螺旋槽重力热管传热性能实验研究 [J], 单梅;董华;杜猛;闫泽磊
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新型小管径换热器内流体流动与传热过程研究
新型小管径换热器内流体流动与传热过程研究该文章主要就是对新型小管径换热器内流体流动与传热过程的研究。
近些年来，随着工程技术的发展，换热器在生活中的应用也越来越广泛。
换热器是一种可以将热量从一个物体传递到另一个物体，以调节温度或进行能量转换的装置。
小管径换热器是最常用的换热器，它们可以用作热水器、热水蓄热器、制冷器等。
小管径换热器的传热特性是由流体流动和传热原理决定的，因此，研究小管径换热器内流体流动与传热过程对提高其换热效率有着十分重要的意义。
首先，分析小管径换热器内流体流动的特征。
小管径换热器的管径比较小，流速较快，因此，在流体流动过程中会出现湍流、螺旋流等现象。
管壁上的粘性阻力会对流体流动速度造成影响，有利于流体形成分离区域，发生边界层湍流、三维湍流等。
另外，小管径换热器中的流体有时会形成网格状流动。
研究表明，上述现象对换热效率有很大的影响，因此有必要及时采取有效措施，改善小管径换热器内流体流动的特性。
然后，针对小管径换热器内传热原理进行深入分析。
小管径换热器内传热主要是由对流、辐射、擦拭传热三种途径构成。
其中，擦拭传热可能是小管径换热器传热效率最低的原因，因为它是由管壁摩擦引起的，受到管壁的污染和磨损严重影响。
因此，需要采取措施提高换热器的聚合物表面粗糙度，增加换热器表面的湿滑性，减少换热器内流体流速，以及优化换热器管道结构，以减少对流传热与擦拭传热的温差。
此外，需要改善换热器的冷热端温差，并采用一定的结构形式使冷热液能够混合流动，从而有效地提高热效率。
最后，应当采用一定的技术来改善小管径换热器的换热效率。
计算流体力学工具可以帮助确定改善小管径换热器换热效率的方案。
此外，热效应应用程序可以用来模拟换热器内部温度场，以估算其换热效率。
最后值得一提的是，在提高小管径换热器换热效率的过程中，必须考虑到安全因素，以确保生产的安全性和可靠性。
通过对新型小管径换热器内流体流动与传热过程的研究，可以有效提高小管径换热器的换热效率，从而为工程技术的发展做出贡献。
螺纹管换热效能
螺纹管换热效能介绍螺纹管换热器是一种常用的热交换设备，广泛应用于工业生产和能源领域。
本文将深入探讨螺纹管换热器的换热效能，包括其原理、影响因素以及优化方法。
原理螺纹管换热器通过将热流体和冷流体分别流过内外两侧的螺纹管，实现热量的传递。
其工作原理可以分为对流换热和传导换热两个过程。
对流换热对流换热是指热流体和冷流体之间的热量传递通过流体的对流传递。
螺纹管的设计可以增加流体之间的接触面积，提高对流换热效率。
此外，螺纹管的流动路径也可以增加流体的流速，加强对流换热。
传导换热传导换热是指热量通过固体壁传导到另一侧的过程。
螺纹管的壁厚度和材料的热导率会影响传导换热的效果。
较大的壁厚度和较高的热导率可以提高传导换热的效率。
影响因素螺纹管换热器的换热效能受多种因素的影响，包括流体性质、螺纹管参数和操作条件等。
流体性质流体的物理性质对换热效能有重要影响。
流体的热导率、密度和粘度等参数会影响热量传递的速率和效果。
高热导率和低粘度的流体有利于提高换热效能。
螺纹管参数螺纹管的参数包括螺距、螺纹角和螺纹深度等。
这些参数会影响螺纹管内的流体流动状态和流速分布，从而影响换热效果。
合理选择螺纹管参数可以提高换热效能。
操作条件操作条件如流体流速、温度差和压力差等也会对换热效能产生影响。
较高的流速和温度差可以促进换热，但过高的压力差可能会导致流体泄漏和能耗增加。
优化方法为了提高螺纹管换热器的换热效能，可以采取以下优化方法。
优化螺纹管设计合理设计螺纹管的几何参数可以改善流体的流动状态，增加接触面积和流速。
例如，增加螺距和螺纹角可以增大流道尺寸，减小流体阻力，提高换热效能。
优化流体性质选择具有较高热导率和较低粘度的流体可以提高换热效能。
在一些特殊应用中，也可以考虑使用具有较大热容量和较高传热系数的工质。
控制操作条件合理控制操作条件可以达到最佳的换热效果。
调整流体的流速、温度差和压力差等参数，以确保在经济和安全的前提下获得最大的换热效能。
螺旋螺纹管换热器传热机理
SECESPOL高效换热理论依据传热现象是由温度差引起的能量转移，即以温度差为动力而产生的能量由高温向低温进行传递的过程称为传热。
传热有三种基本方式，即热对流、热传导、热辐射，其中，热对流是流体各部分之间相对位移所引起的热传递，是传热效果最好的一种传热方式；热传导是由微观粒子热运动所引起的热传递；热辐射是由热产生的电磁波而进行的热传导（化工原理P200~ P201）。
这三种传热方式的传热效果是按照：热对流＞热传导＞热辐射，由高到低依次排列。
在实际的化工应用中多采用热对流的传热方式进行，但是由于流体本身的流动特点，对流传热是集热对流和热传导于一体的综合现象（化工原理P215）。
以下将对影响对流传热效果的各个因素的基本原理进行说明，并针对SECESPOL螺旋螺纹管换热器与其它传统换热器进行对比。
一、换热管的壁厚对传热的影响；不同物质单位温度梯度下的热通量，称为该物质的导热系数，它表征物质导热能力的大小，是物质的物理性质之一，与物质的组成、结构、密度、温度及压强有关系。
不同状态物质的导热系数是基本按照金属固体＞非金属固体＞金属液体＞非金属液体＞气体的顺序从大到小排列（化工原理P206）。
在间壁传热过程中，能量的传递速率是与传热面积和传热面两侧温差均成正比，并且还与物质本身的导热系数有关。
对于单层平壁传热，导热速率计算公式如下（化工原理P207）：Q=公式1其中：Q；导热速率，W；S：换热面积，㎡；λ：导热系数，W/m*℃；b：平均壁厚，m；t1、t2：两侧壁面温度，导热推动力，℃；对于传统平板式换热器，板片厚度对传热系数影响很大，厚度每减小0.1mm，对称型板式换热器的总传热系数约增加600W/（m2*K），非对称型约增加500W/（m2*K），换热器板间流道内介质平均流速以0.3～0.6m/s为宜，阻力以不大于100kPa为宜。
（参考《提高板式换热器效能的优化设计》雷新义山西太原市热力公司）。
由公式1可以看出，传热界面的导热系数与传热界面的壁厚成反比。
螺纹管传热性能分析及应用
Ｆ、。 Ｆ——管 内外（ 带翅 ） 传热面 积 ｍ ； ２
Ｆ ｍ— — 平 均 壁 面 积 ｉ。 ｎ； ８— — 管 子 壁 厚 ｍ ；
— —
１ 结 构 特 点 、
ｒ 广 螺纹管 热阻 （Ｉ ｋ ／ ； １ ・ ）ｗ Ｔ 、
入 比较 大 ， 迄今 已出现 了 螺纹 管 （ 又称 为 低翅 片管 ） 翅 、 片管 （ 相对 地可 称 为高翅 片管 ） 螺旋槽 纹管 、 、 横槽 纹管 、 螺 旋扁 管 、 放管 及 锯齿 形 （ Ｔ形 ） 片管 、 节管 以 缩 或 翅 波
Ｓ
螺纹管传 热性 能分 析及应 用
口崔 勃 安文海 朱 健
在 炼 油及石 化等 工业 领域 ， 热器 的应 用 已十分 广 换
Ｋ Ｉ 【 ／ｏ ｒ ｒ Ｆ Ｆ （ ／ ） ｒＦ Ｆ ＋ １ｈ （ ／。 ＝ ／（ ｈ＋ｏ （【 【 ８ ＋ 。 。 （／，Ｆ Ｆ 】 １ ＋ ／ｌ ｊ （／） ）ｏ ）
泛， 目前强 化 管 内外 流体 传 热 ， 高 传 热效 率 是 其研 究 提
开发 工 作的 重点 。 实现 强化 传热在 换热 管 的研制 上投 为
式中 ： —管 内外膜 传热 系数 ｗ／ ｍ ｋ ； ． — ｈ （ ・ ） ｒｈ ｉ 管 内外侧 结垢热 阻 （ Ｉ ｋ ／ ； 、 —— １ ）ｗ Ｔ・
１ ６ ６． １ ６ ６． １ ６４ ２３ ２２ ６ ２３
．
１８ ８± Ｏ ２
１ Ｏ ３．
２ ７ ２３ ３６ ３５ ３３
１ ８ ８．
２ ５
２５ １８ １６
螺旋套管换热器传热特性研究
一
图 ３ 螺旋 套管速度矢量场图
Ｆ ｇ ３ Ｖｅｏ ｉ ｅ ｔｒｆ ｌ ｆ ｈ ｐ ｒ ｌ ａ ｉ ｇｈ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ｉ． ｌ ｃｔ ｖ ｃｏ ｅ ｄｏ ｅｓ ｉａ ｓｎ ｅ ｔ ｃ ａ ｇ ｒ ｙ ｉ ｔ ｃ ｅ
由图 ３可 以看 出，螺旋 管 内流 体 的流动 存在 非常 明显 的沿 管 的螺旋 流动 ，这是 螺旋 管换 热 明显优 于 光管 的主要 原 因。另外 ，螺旋 管 的轮 廓边缘 对 管 中心 也能起 到扰 动作用 ，这也起 到 了强化 换热 的作用 。 水侧 变 工况数 值模拟 结 果及经 计算整 理得 到 的数据 如表 ２所示 。
维 几 何 模 型 利 用 Ｆｕｎ 对 不 同工 况 下 的 螺 旋 套 管进 行 了数 值 模 拟 ，得 出 了湍 流状 态 下螺 旋 ｌ ｔ ｅ
套 管 内流 体 的 温度 场 、 速 度 场 和 压 力 场 ；利 用 搭 建 的 螺 旋 套 管换 热 器试 验 台 ，得 出 多种 工 况 下 的 传 热 系数 ，为 螺 旋 套 管 换 热 器的 设 计 计 算 提供 了依 据 。 同时 将 试 验 结 果 和 数 值 模拟 结 果
（） 计算 方法 与边界 条件 １
根据 以上物 理 问题 的数学模 型 ，应 用 Ｓ Ｉ ＯＬＤｗ０ ＫＳ进 行几 何建模 、 网格划分 及边 界类 Ｒ 型 设定 ，应 用 Ｆ Ｕ ＮＴ 软件 进行 计算求 解【。采 用有 限体积 法对计 算 区域作 离散化 处理 。动 Ｌ Ｅ ４ ］
量和 能量 方程离 散采用 二阶迎 风格 式 ， 离散方 程求解 采用 分离 隐式算法 ， 压力和 速度 耦合采用 ＳＭＰ Ｅ算 法 。计算流 体采用 速度和 温度 入 口边 界条件 ；出 口采用压 力 出 口边 界条件 。内管壁 Ｉ Ｌ
《重力热管传热特性的数值模拟与实验研究及热管式空预器优化设计》范文
《重力热管传热特性的数值模拟与实验研究及热管式空预器优化设计》篇一一、引言随着能源需求与环境保护的日益关注，热管技术作为一种高效的传热元件，其应用越来越广泛。
重力热管因其独特的传热特性，在能源、化工、航空、航天等领域发挥着重要作用。
本文旨在通过数值模拟与实验研究的方法，探讨重力热管的传热特性，并基于此对热管式空预器进行优化设计。
二、重力热管传热特性的数值模拟首先，建立重力热管的物理模型和数学模型。
在数值模拟过程中，考虑到重力热管的物理特性和传热机理，利用计算流体动力学（CFD）软件进行仿真分析。
通过设定合理的边界条件和初始条件，模拟重力热管在不同工况下的传热过程。
数值模拟结果显示，重力热管的传热过程受到多种因素的影响，包括工作介质、加热功率、结构参数等。
在不同工况下，重力热管的传热效率有所差异。
通过对模拟结果的分析，可以得出重力热管的传热特性和规律。
三、重力热管传热特性的实验研究为了验证数值模拟结果的准确性，进行了一系列实验研究。
实验中，采用不同工作介质、加热功率和结构参数的热管进行测试，记录了实验过程中的温度、压力等数据。
通过对比实验数据和数值模拟结果，验证了所建立数学模型的正确性。
实验结果表明，重力热管的传热特性与数值模拟结果基本一致。
同时，实验还发现了一些新的现象和问题，为后续的优化设计提供了依据。
四、热管式空预器优化设计基于重力热管传热特性的研究结果，对热管式空预器进行优化设计。
首先，根据实际需求和工况条件，确定空预器的结构参数和工作介质。
其次，通过优化设计，提高空预器的传热效率和稳定性。
最后，利用数值模拟和实验方法对优化后的空预器进行验证和分析。
优化设计后的热管式空预器在传热效率、稳定性和使用寿命等方面均有显著提高。
同时，优化设计还考虑了空预器的成本和制造工艺等因素，确保了其在实际应用中的可行性和经济性。
五、结论本文通过数值模拟与实验研究的方法，深入探讨了重力热管的传热特性。
在此基础上，对热管式空预器进行了优化设计。
螺纹管换热效能
螺纹管换热效能
螺纹管换热效能是指螺纹管换热器在换热过程中的热传递效率。
螺纹管换热器具有较大的表面积和强化的传热能力，能够实现更高的换热效能。
它通常由内外两个螺纹管壳体组成，通过螺纹管内流动的热介质和螺纹管外的冷介质之间的换热进行热能传递。
螺纹管换热器的换热效能主要受以下几个因素影响：
1. 螺纹管的材质和表面特性：换热器壁材质的导热性能和表面特性对热传递有直接影响。
一般来说，导热性能好的材料和表面特性良好的材料能够提高换热效能。
2. 热介质和冷介质的流动速度：流速较高可以增加螺纹管内外的推动力，加强传热效果。
3. 热介质和冷介质的温度差：温度差越大，换热效能越高。
4. 螺纹管的螺距和螺纹角：较大的螺距和较小的螺纹角可以增加螺纹管内的湍流程度，从而增强传热效果。
5. 换热器的设计和结构：换热器的结构和设计对换热效能也有一定影响，例如，
增加管子数量、加热面积等。
综上所述，螺纹管换热器的换热效能是多个因素综合作用的结果。
为达到较高的换热效能，需要选择合适的材质和表面特性、控制流速和温度差、设计合理的换热器结构等。
新型小管径内螺纹铜管在空调换热器中的应用
新型小管径内螺纹铜管在空调换热器中的应
用
最近，新型小管径内螺纹铜管普及用于空调换热器中。
该种新型铜管通过内螺纹结构，具有一体机直接制作、精密流通、接头灵活、安装简单、耐高压腐蚀穿透和维修费用低等特点，加之其材料特性，使得其更加适合应用在换热器的制造中。
尤其是在安装空调换热器的新建和改造中，新型小管径内螺纹铜管作为热能系统的连接元素，可极大的减少布管的现场组装的工作量。
另外，由于小管径内螺纹铜管质轻、散热性能佳、管长度可任意调节、有效抑制热胀冷缩，易于维护等优点，使得小管径内螺纹铜管更加适合应用于空调换热器中。
新型小管径换热器内流体流动与传热过程研究
新型小管径换热器内流体流动与传热过程研究现代技术的发展使得小管径设备变得越来越普及，而换热器是小管径设备中重要的构成部分。
换热器是在热力学意义上两种流体之间进行温度和物质交换的设备，在能源优化设计中，换热器的结构特性及内部流体流动和热传对机械设计和工艺加工的影响是非常重要的。
因此，研究小管径换热器内部流体流动与传热过程就显得尤为重要。
首先，要论述小管径换热器的基本特性和结构特征，分析不同的结构形式对流体流动和热传影响，并进行理论分析和计算，以期能更准确地研究小管径换热器内部流体流动与传热过程。
具体而言，可以研究小管径换热器内流体流动方式、热力学特性、传热特性及非定常特性；获取小管径换热器的内部流动场、温度场和传热场分布；并建立有效的热传模型，优化小管径换热器的内部流动与传热过程。
其次，可以采用实验和数值模拟相结合的方法，来检验和验证小管径换热器内部流体流动及传热行为，更好地理解小管径换热器内部复杂流体流动与传热特性，从而为设计小管径换热器提供依据。
换热器实验可以采用定压定温实验法来测量换热器的热性能，流量分布的实验可以采用色谱实验法来测量;数值模拟可以建立换热器的三维数学模型，根据小管径换热器的结构特性设计参数，按照流体力学、热力学和计算流体动力学的原理，有效地模拟出换热器内部流体流动与传热过程，多角度地验证换热器热力学性能参数，或者确定某些尚不清楚的传热参数。
最后，要特别注重安全性，正确使用换热器，提高换热器制造和使用过程中的安全系数。
实验可以获得换热器的最压力和最高温度，以防止换热器发生泄漏导致的安全事故；数值模拟可以研究换热器的稳定运行状态，以避免换热器操作过程中的安全隐患。
综上所述，研究新型小管径换热器内部流体流动与传热过程，有助于更准确地预测和分析小管径换热器的表现、结构特性和传热性能，为更好的设计和应用小管径换热器提供依据，从而提高小管径换热器的节能效率和安全性。
随着技术的发展，研究小管径换热器内部流体流动与传热过程越来越受到关注，它不仅可以提高换热器的节能性能，而且可以有效改善换热器内部热量分布，提高换热器的可靠性和安全性，为换热器的设计和应用提供了有效的依据。
重力式竖置径向热管的传热性能试验
呈 一定 倾角 的状 态 下 工作 ¨ “ Ｊ 。本文 对 竖 直 放 置 的重 力式径 向热 管进 行 了试 验 ， 以探 讨 其在 内部 没 有设 置吸液 芯和 竖 直放 置 时工 作 的可 行性 ， 为 重 力 式径 向热管 的应用推广 提供依据 。
验热 管 、 加热装置、 数据 采 集 装 置 。采 用 电加 热 方 式， 根据 电路 中电流 表和 电压 表 的读数 计算 加热 功 率 。在 热 管 内、 外 壁 面等 间距 地 布 置 ５对 Ｅ型 热 电偶 （ 内壁 编号 为 １～ ５ ， 外 壁 编号 为 ７～ １ １ ， 相邻 测
２ ０ １ ７年 ５月
机械设计与制造工程
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｍａ ｖ ． ２ ０１ ７ Ｖｏ １ ． ４ ６ Ｎｏ ． ５
第４ ６卷 第 ５期
点 上下 间距 为 ２ ４ ０ ｍｍ） ， 以测定 热 管 壁 温 ； 热管 内 、 外 管 的环 隙 内设 有一 支 咖６×１ ｍ ｍ 的 不锈 钢 管 ， 在
面、 外管 为冷 却 面 的竖 直放 置 径 向热管 的工 作原 理
图 。将 内 、 外 管之 间 的环 隙抽 真空并 注入 一定 量 的
工质 ， 形 成热 管介 质 的工作 腔 。竖 置径 向热管 和水
平径 向热管 一样 ， 均 可分 为 内部加 热外 部冷却 和外
部加 热 内部冷 却 两种 工作 方式 ， 以适 应 冷热 源 的状
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６—０ ９—２ ０
重力热管在地温条件下传热特性实验研究
重力热管在地温条件下传热特性实验研究华帅1,赵树兴1,沈洋2,许康鹿1(1.天津城建大学天津300384;2.杭州城乡建设设计院股份有限公司杭州310000)摘要：对浅层地温条件下以甲醇为工质的重力热管,在不同工作温度、不同充液率下的传热特性进行了初步实验研究;给出了实验用重力热管传热量、壁面温度分布和启动时间随工作温度、充液率的变化规律,为重力热管的实际工程应用提供一定参考.关键词：地埋重力热管;传热特性;浅层地温;充液率中图分类号：TK172.4文献标志码：A文章编号：2095-719X (2019)04-0275-04Experimental Study of Heat Transfer Characteristics of Gravity Heat Pipes UnderGround TemperatureHUA Shuai 1,ZHAO Shuxing 1,SHEN Yang 2,XU Kanglu 1(1.Tianjin Chengjian University ,Tianjin 300384,China ;2.Hangzhou Urban and Rural Construction Design Institute Limited by Share Co.,Ltd.,Hangzhou 310000,China )Abstract ：In this paper ,the heat transfer characteristics of gravity heat pipe with methanol as working medium in shallowground temperature at different operating temperatures and liquid filling rates are studied.The variations of heat transfer capacity ,wall temperature distribution and start-up time with operating temperature and liquid filling rate of gravity heat pipe are shown ,these will provide some references for the practical application of gravity heat pipes.Key words ：gravity heat pipe ;heat transfer characteristics ;shallow ground temperature ;liquid filling rate收稿日期：2018-09-10;修订日期:2018-10-08作者简介：华帅(1990—),男,河南平顶山人,天津城建大学硕士生.通讯作者：赵树兴(1962———),男,教授,硕士,从事建筑节能与可再生能源应用新技术研究.E-mail :zhaoshuxing@DOI :10.19479/j.2095-719x.1904275重力热管是一种具有极高导热性能的传热元件,它依靠重力作用通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量.与其他类型热管相比,由于没有吸液芯,结构简单,易于加工且兼具高效导热性、均温性、热二极管性等优点被广泛应用于航天设备热控制、电子电路冷却和余热回收等方面[1-2].目前有关重力热管的传热研究,工作温度范围多集中在100℃以上的高温和-20℃以下的低温[3-5],对于浅层地温条件下的重力热管研究较少.田亚护等[6]利用三维有限元分析法对浅层地温条件下的重力热管横向和纵向温度场分布开展了数值模拟研究,并对其温度场变化趋势进行了预测;郑广瑞等[7]以氨为工质,对重力热管的内壁面温度分布及周围土壤温度分布进行了数值模拟计算和实验验证.可见关于浅层地温条件下的重力热管传热研究多与温度分布规律的数值模拟和实验验证相关.本文旨在通过实验研究的方法在浅层地温条件下,对以甲醇为工质的重力热管的传热量、壁面温度分布和启动时间进行初步实验研究.1实验系统本文设计并搭建了模拟浅层地温条件下的重力热管实验系统,该系统由实验用重力热管、加热系统、冷却系统、温度测量和数据采集系统[8]四个部分组成,可以测定浅层地温条件下重力热管的传热特性.系统基本组成详见图1.1.1实验用重力热管目前,实际工程应用中浅层地温条件下的常见重力热管管径范围60~160mm ,长度范围4~13m.本实验用重力热管采用5∶1等比缩小,材质为黄铜,管内工质为甲醇,长度800mm ,外径32mm ,内径27mm ,蒸发段、绝热段和冷凝段长度分别为550、150和100mm.热管外包裹有绝热保温棉,可减少传热过程中的热量耗散.天津城建大学学报Journal o f Tianjin Chengjian University第25卷第4期2019年8月Vol.25No.4Aug.2019天津城建大学学报第25卷第4期图1地埋重力热管实验系统原理1.2加热系统由一个“220V 、50HZ ”可调电源和一条电加热带组成,连接温度传感器,可实现温度调节范围0~100℃;可调精度1K ,功率100W/m ;加热段采用电阻丝均匀缠绕在重力热管的蒸发段实现加热;输入功率可按照缠绕电热带的长度进行换算.1.3冷却系统热管的冷凝段采用水冷方式冷却,整个冷却系统由恒温水箱、循环水泵、流量计、水浴套筒和管路组成.恒温水箱可提供-5~100℃的温度调节范围,最大制冷量1500W ;并对管道及容器均以绝热海绵包裹,尽可能避免水循环沿途过程中的热量损失.1.4温度测量和数据采集系统该系统由K 型镍铬-镍硅热电偶、MX100style S3数据采集仪和计算机终端组成.该套设备使用方便快捷,具有多个数据通道,同时处理多组采集信号,可调整测试频率、时间间隔.温度测量范围-50~400℃,测量精度0.1K ,且在实验开始前进行校正,热电偶测点按要求等间距布置在热管的外壁面,如图2所示.2实验研究与分析围绕实验用重力热管,通过可调电源电加热方式模拟浅层土壤环境温度(温度范围10~20℃),配置相应的冷、热源,动力设备和数据采集装置,完成实验用重力热管传热特性的测试与分析.2.1传热量测试与分析实验在加热温度为10~20℃的范围内进行热管传热量的测试,取测温间隔为2℃,以充液量的不同分3组(充液率为20%、40%、60%),每组测6个温度值(加热温度为10,12,14,16,18,20℃)的数据.通过恒温水箱控制冷却水温度恒定在5℃,调节加压水泵和阀门开度,使循环水流量稳定在200L/h.由于热管实际传热量等于冷却水冷却吸收的热量,本实验采取供回水温差来确定热管实际传热量,具体公式如下P =P C =MC P (t o -t i )=ρV C P (T O -T i)(1)式中:P 为热管实际传热量功率,W ;P C 为冷却水冷却功率,W ;M 为冷却水流量,kg/h ;C P 为冷却水的定压比热,J/(kg ·℃);T O 、T i 分别为冷却水进、出口温度,℃;V 为冷却水体积流量,m 3/s ;ρ水为水的密度,kg/m 3.由公式(1)整理计算得到各工况下热管传热量变化曲线如图3所示.从实验结果可以看出,虽然每一组管内充液量不同,但传热量始终是随着加热温度的升高而逐渐加大的.这是由于随着管壁加热温度增加,蒸发段热流密度逐步增加,管内液池沸腾的更为剧烈,工质蒸汽在热压驱动作用下向上部的冷凝段更快地移动,从而交换更多的热量.同理得到各充液率下热管传热量变化曲线,如图4所示.从图中可以看到,随着管内充液量的增加,热管的传热量先增大后减小.这是由于蒸发段主要以沸腾换热为主,加热温度一定,当管内工质充液率较小时,蒸发段液池受热大量沸腾、蒸发,其蒸发量大于冷凝液回流量,导致底部液池降低,沸腾减弱,传输热量减小.当管内充液率较大时,如60%充液率的热管底部液池较深,液池工质蒸发过慢,冷凝液体未能充分吸热蒸发就返回液池形成冷池,池内核态沸腾大幅降低,热1363228242016128201018161412加热温度/℃20%40%60%图3各工况下热管传热量图2重力热管温度测点分布23456789101112131415161—水泵;2—恒温水箱;3—温度球阀;4—真空泵;5—注射器6—手动调节阀;7—三通阀;8—水浴套筒;9—真空压力表10—数据采集仪;11—计算机终端;12—玻璃转子流量计13—温度球阀;14—绝热保温棉;15—电热带;16—可调电源550(蒸发段)150(绝热段)100(冷凝段)012345276··2019年8月2016128513测点位置10℃15℃20℃24(a )20%充液率下的测试18151296513测点位置2410℃15℃20℃(b )40%充液率下的测试15129513测点位置2410℃15℃20℃(c )60%充液率下的测试管传热量反而减小.进一步整理数据得到在不同加热温度及充液率条件下的热管每米换热量,如表1所示.从表中可以看到:在10~20℃加热温度下,每米传热量最大值出现在充液率40%工况下(29~54W );热管每米传热量随着加热温度的提高而逐步增大;在充液率40%工况下每提高1℃,每米传热量大约提高2.5W.2.2壁面温度测试与分析基于本实验搭建的实验台,在重力热管绝热段与冷凝段布置5个测点,按照GB/T 14812—93重力热管传热性能试验标准[9],当测点温度变化在5min 内小于1K 时,可认为热管达到稳定状态.数据采集仪每10s采集一次数据,稳定时不同充液率下测点的温度分布如图5所示.由图5可以看出,在10,15,20℃加热温度下,绝热段与冷凝段各测点的温度变化较小,温差基本均小于3℃,变化趋势平缓.当加热温度升高,重力热管冷凝段的壁面温差相对增大,这是由于此时管内液池部分的核态沸腾更为剧烈,部分贴壁流动的液态甲醇在到达液池之前被高速上升气流卷回上端,出现内壁面局部干涸现象,导致壁面温度升高.此外,根据El-Genk M 等[10]的研究,当热流密度增大至一定值时,流态转变为核态沸腾,液池出现大量气泡,热管蒸发段换热系数也会显著增大,所以在较高加热温度下,整个蒸发段内都可以处于沸腾状态,热管绝热段与冷凝段的温差反而减小.2.3启动时间测试与分析热管的启动时间是热管性能的重要技术参数,它表明热管能否快速稳定地进入工作状态,充液量过高或者过低都可能影响热管的正常启动,对于实际工程具有重要意义.本实验以甲醇为工质,模拟浅层地温条件下的重力热管在不同加热温度和不同充液量影响下的启动特性,同时对蒸发段、冷凝段壁面温度变化过程进行了分析.实验中在热管充液率一定条件下(20%),设置加热段的加热温度分别为10,15,20℃,测试热管的启动时间,即热管首次达到上下波动温度幅值平均值的时间点,测试结果如图6所示;在加热温度一定的条件3630241812602040充液率/%10℃12℃14℃16℃18℃20℃图4各充液率下热管传热量表1各工况条件下热管单位长度传热量温度/℃充液率/%2040601025.1228.7214.351228.7232.3114.351432.3135.8917.951635.8943.0817.951839.4950.2621.542046.6653.8521.54图5各充液率下重力热管各测点温度分布华帅等:重力热管在地温条件下传热特性实验研究277··天津城建大学学报第25卷第4期下(15℃),充液率分别为20%,40%,60%时进行热管的启动性能测试,测试结果如图7所示.由图6实验结果看出,加热温度越高,重力热管启动时间越短.热管启动在10,15,20℃加热温度下分别需要480,420,300s ,20℃与10℃下热管启动时间相差可达60%.这是由于加热温度越高,通过壁面向管内甲醇液体传递的热量越大,管内液池沸腾更为剧烈,可让重力热管在更短的时间内启动.另外,重力热管冷凝段壁面温度分布的曲线随着时间的推移出现了一定幅度的上下波动,这是由于电加热设备电流不够稳定导致的,对实验结果影响不大.如图7所示,表明重力热管在充液率20%,40%,60%情况下均能正常启动.在充液率分别为20%,40%,60%的工况下,实验测试的重力热管启动时间分别为480,440,450s ,说明充液率对启动时间影响不大(最长与最短启动时间相差不到10%);同时启动时间并非随着充液率的增加而单调增加,而是在一定范围内会出现一个最佳值,本实验充液率为40%的工况下,热管启动时间最短.3结论本文在浅层地温条件下,对以甲醇为工质的重力热管在不同工作温度、不同充液率下的传热量及壁面温度分布和启动时间进行了初步实验研究,得出如下结论.(1)实验用重力热管的传热量受充液率的影响较大.在浅层地温条件下(10~20℃),热管的传热量随着管内充液量的增加先增大后减小,充液率达到40%时传热量出现最大值(29~54W );热管每米传热量随着加热温度的提高而逐步增大,在充液率40%工况下的每米传热量每升高1℃大约可提高2.5W.(2)冷凝段与绝热段壁面温差受加热温度影响不大.在10,15,20℃加热温度下,各测点温度变化较小且温差均小于3℃;加热温度升高,热管冷凝段与绝热段的壁面温差会相对增大,当热流密度增大至一定值时,温差反而减小.(3)在充液率20%,40%,60%下,重力热管均能正常启动.不同充液率影响的启动时间相差不大,最长与最短启动时间相差不到10%;而加热温度对热管的启动性能影响显著,且加热温度越高启动时间越短,20℃与10℃下热管启动时间相差可达60%.参考文献：[1]徐伟,陈思嘉,何燕,等.热管技术在余热回收中的应用研究进展[J].广东化工,2007,53(2):40-42.[2]李德富,刘小旭,邓婉,等.热管技术在航天器热控制中的应用[J].航天器环境工程,2016,33(6):625-633.[3]ROONAK D ,ABDELLAH S.An experimental study of a heatpipe evacuated tube solar dryer with heat recovery system [J].Renewable Energy ,2016,96(5):872-880.[4]龙志强,张鹏.混合工质低温热管传热性能[J].化工学报,2012,63(S1):69-74.[5]曲伟,王焕光.高温及超高温热管的相容性和传热性能[J].化工学报,2011,62(S1):77-81.[6]田亚护,刘建坤,沈宇鹏.青藏铁路多年冻土区热棒路基的冷却效果三维有限元分析[J].岩土工程学报,2013,35(S2):113-119.[7]郑广瑞,杨峻.低温热管地热利用实验及数值模拟[J].可再生能源,2011,29(3):104-107.[8]沈洋.大长径比地埋重力热管传热特性研究[D].天津:天津城建大学,2016.[9]重力热管传热性能试验方法:GB/T 14812—1993[S].[10]El-GENK M ,SABER H.Flooding limit in closed ,two-phaseflow thermosyphons [J].Heat &Mass Transfer ,1997,40(9):2147-2164.2520151051200400时间/s200100080060010152020151012000400时间/s200100080060020%40%60%图6加热温度与启动时间关系曲线图7充液率与启动时间关系曲线278··。
不同管径下重力热管换热性能研究
不同管径下重力热管换热性能研究不同管径下重力热管换热性能研究摘要：重力热管作为一种高效的热传导装置，其换热性能受到多种因素的影响。
本研究通过对不同管径下重力热管的换热性能进行实验研究，探究不同管径对重力热管传热特性的影响。
关键词：重力热管，换热性能，管径1. 引言重力热管是一种利用液体在重力作用下形成闭合工作体系的热传导装置。
其具有结构简单、换热效率高、传热距离远等特点，在冷却电子元器件、空间舱内部温度调控、核电站散热等领域得到广泛应用。
重力热管的换热性能主要受到管径的影响，因此，通过研究不同管径下重力热管的换热性能，可以为重力热管的设计与应用提供重要依据。
2. 实验方法本研究选择了三种不同管径的重力热管进行实验研究，分别是直径为1mm、3mm和5mm的重力热管。
实验采用了恒温恒功率的条件，通过测量工作流体的温度分布以及吸热端与排热端的热阻，对重力热管的换热性能进行评估。
实验结果通过图表形式展示，并进行详细的分析。
3. 实验结果与分析3.1 温度分布实验中，对不同管径下重力热管的工作流体进行了温度分布的测量。
结果显示，不同管径的重力热管在吸热段和排热段的温度均随着管径的增大而逐渐降低。
这是因为较大的管径可以提供更大的流通面积，增加了热传导的效率，使得工作流体能够更好地进行热传导。
3.2 热阻通过实验测量了不同管径下重力热管吸热端和排热端的热阻。
结果显示，吸热端和排热端的热阻随着管径的增大而逐渐减小。
这是因为较大的管径可以提供更大的热交换面积，减少了热阻的存在，从而提高了重力热管的换热性能。
3.3 换热性能通过实验数据计算得到了不同管径下重力热管的传热系数。
结果显示，随着管径的增大，传热系数逐渐增大，说明较大管径下的重力热管具有更好的传热性能。
这是因为较大的管径能够提供更大的热交换面积，增加了热传导效率，从而提高了重力热管的换热性能。
4. 结论通过对不同管径下重力热管的换热性能进行实验研究，我们发现管径对重力热管的换热性能产生了显著影响。
重力式热二极管传热特性及其应用
第１ 期
段倾 角 大小 。
钟浩元等 ： 重力式热二极管传热特性及其应用
３２ 工质 充 液率 的影响 ．
重力式热二极管工质充液率的大小 ， 也会很大程度影响其传热性能。充液率过大 ， 汽液混和物容易进
入冷凝段 ， 加大冷凝段热阻 ， 降低系统传热性能； 充液量过小 ， 则容易出现极度干涸现象 ， 引起传热恶化。
的应 用 ， 表 ２ 见 。
表 ２ 重力式热二极 管应用领域
应用领域 用途 废气加热 空气 （ 中低温 ） 热管材料 水 一铜热管 加铝翅片 工作温度， ℃ 应用 领域 用途 热 管材料 工作温度， ℃
一一 工业
＜２０ 、０
地 热 路面融雪 来自氨 一铁管 ６ ０ —１
一 一 ． ．
ｎ警｛ 一
一
］。 ｌ∞ ，ｐ ２ｒ ）１ 。
另外 ， ｌａ４ Ｉｕ ［］ 出了以下理论公式作为与一般实验数据的对 比： ｎ ｒ １也提 ｈ ＝ ． Ｚ［ ］ 。 ０３ ２
０． ５ ， ０． ６ ３ ０ ７ ０． ． ２ ０． ４
其中， Ｚ：
ｐｖ ｌ扭 ‘ ｌ
这三种工质的装置最高集热效率依次为 ４ ．２ ４ ．３ ８７ ％，９４ ％和 ５ ． ％。Ｒ １Ａ之所 以表现出较好 的传热性 Ｏ８ ４ ４０
能， 主要因为其具有较高的汽化潜热和热导率 ， 以及较低的粘性系数。
４ 重 力 式 热 二 极 管的 应 用
由于重力式热二极管具有结构简单 、 传热效率高等特点 ， 其在国民经济建设各领域都得到了一定程度
朱玉琴¨ 和 Ｋｎ［ 分别通过实验得出相同结论： 鲥 ａｉ刚 ｉ １ 分离式热管和热虹吸管换热系数先随倾角的增大
而增加， 在倾角为 ｌ～１ ６ 时达到最大值，９以后有所下降。广东工业大学张仁元教授等人 Ｊ０ ｌ Ｄ 贝认为， 两
螺旋槽重力热管强化传热实验研究
第３ ６卷 第 ６期
２０ ０ ８年 ６月
化 学 工 程 Ｃ Ｅ Ｃ ＬＥ Ｇ Ｎ Ｅ ＩＧ（ Ｈ Ｎ Ｈ ＭＩＡ Ｎ Ｉ Ｅ ＲＮ Ｃ Ｉ Ａ）
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｊｎ ２０ ｕ ． ０８源自螺旋槽重力热管强化传热实验研究
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｕｓｎｇ ｓ ｒ ｌｇ ｏ ｖ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒａ ｅｔ ｎｈ ｎｃ ｈ ｅ ｔｔａ ｓｅ ｎ ｔ ｅ ｇ ａ ｉｙ ｈ ａ ｉ ｅ ｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ． Ｔｈ ｓｒ ｃ ： ｉ ｐｉａ ｒ ｏ ｅｏ ｈ ｕ ｆ ｃ ｏ ｅ ａ ｅ ｔ ｅ ｈ ａ ｒ ｎ ｆｒｉ ｈ ｖｔ ｅ ｔｐ ｐ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｒ ｅ
重 力热 管又 称二 相 闭式热 虹 吸管 。 由于没有 吸
液芯这一重要特点 ， 以和普通热管相 比较 ， 所 不仅结 构 简单 、 制造 方便 、 本低 廉 ， 成 而且 传热性 能优 良、 工 作 可靠 ， 因此 在地 面 上 的各 类 传 热设 备 中都 可 作 为 高效传热元件 ， 其应用领域与 日 俱增 。但随着工 Ｊ 业 及科 技 的发展 ， 重 力 热 管 的应 用 提 出 了越 来 越 对 高的要 求 ， 在某些 特殊 场合 ， 通 的重力 热管 已经 不 普 能满 足需要 ， 对热 管 的改 进 已经成 为 近来 传 热技 术 领 域 的一项 重 要课 题 。本 文 提 出 了一 种 结 构 简单 、 成 本低廉 、 于加 工 的 螺 旋槽 表 面 结 构 来 强 化传 热 易 的热管 。通 过实 验 ， ３种带 螺 旋 槽 重 力 热 管 的 传 对 热 性能进 行 了研究 ， 与普 通重 力热 管进 行 了 比较 。 并
方 书起 ，赵 凌 ，史启辉 ，路 慧 霞
径向偏心重力热管的传热性能分析
ｔ ｂ ｆｔ ｅ ｒ ｄ ａ ｃ ｅ ｔｉ ｒ ｖｔ ａ ｉ ｅ．Ｔｈ ｏ ｅ ａ ｉｎ ｈ ａ ｒ ｎ ｆｒ ｃ ｅ ｃｅ ｔｏ ｈ ａ ｉ ｌｅ — ｕ ｅ ｏ ｈ ａ ｉ ｌｅ ｃ ｎｒｃ ｇ ａ ｉｙ ｈｅ ｔｐ ｐ ｅ ｃ ｎｄ ｎｓ ｔ ｅ ｔｔａ ｓｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｆｔ ｅ ｒ ｄ ａ ｃ ｏ ｉ ｃ ｎｒｃｇ ａ ｉｙ ｈ ａ ｉ ｎｄ ｒｄ ｆｅｅ ｔａ ｇｅ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｉ ｎ ｒａ ｄ ｏ ｔ ｒｔ ｂｅ ｓｏ ｔ ｉｅ ｅ ｔｉ ｒ ｖｔ ｅ ｔｐ ｐｅｕ ｅ ｉ ｒ ｎ ｎ ｌ ｓｂ ｔ ｅ ｈ ｎ ｅ ｎ ｕ ｅ ｕ ｓｗａ ｂ ａｎ ｄ．Ｔｈ ，ｔ ｅ ｆ ｕｓ ｈ
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １７ — ６ ７ ２ １ ． ６ ０ ６ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ６ １ ７ ２ ．０ ０ ０ ． １ ｓ
径 向偏 心 重 力 热 管 的传 热性 能分 析
杨 峻 张 红 庄 骏 陈 兴元 ， ， ，
（ ．南京 工 业大 学 机械 与动力 工程 学 院 ， 苏 南京 ２ ０ ０ １ 江 １０ ９； ２ ．南京 工业 大学 能源 学院 ， 苏 南京 ２ ０ ０ ） 江 １０ ９
第３ ２卷第 ６期
２１ ０ ０年 １ 月 １
南
京
工
业大学学源自报（ 然 科 学 版） 自
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小管径螺纹重力热管的传热性能研究
重力热管以其优良的传热性能、良好的等温性、广泛的适用性、热流密度可变性、两侧热阻可调性和结构简单等优点受到人们的重视,在很多行业中得到了应用。
随着能源高效利用和强化传热技术的进一步发展,普通重力热管在某些条件下已不能满足传热和冷却的要求。
上世纪90年代以来,各国开始对重力热管的强化传热技术进行了广泛的研究,文献研究表明,对重力热管进行管内强化可以从根本上提高管内的沸腾和凝结换热系数。
本文提出一种较为新颖的内螺纹结构的强化重力热管,对其传热性能加以实验研究和理论分析。
本文首先对一组闭式螺纹重力热管和开式螺纹重力热管进行了系统的实验研究,并与同工况下管内径相近的光滑重力热管进行了对比实验。
结果表明:螺纹结构可以缩短闭式和开式重力热管的启动时间,但在稳定工作过程中,闭式螺纹热管的温度波动略大于光管;螺纹结构能够有效强化闭式和开式重力热管内部的沸腾和凝结换热,能够减小闭式和开式重力热管的内热阻。
在实验基础上,本文分析了螺纹结构影响管内沸腾和凝结换热的机理,提出在考虑螺纹结构参数影响相变换热的同时还应重视管径效应对螺纹强化效果的影响;通过实验研究和机理分析,本文引入了两个螺纹强化相变换热因子,分别对文献中提出的沸腾和凝结换热理论公式加以修正,使理论计算结果能较好地与实验结果相吻合,最大相对误差小于20%。
本文还将开式螺纹重力热管与相同尺寸的闭式螺纹重力热管进行了对比研究。
实验结果表明:在较低工况时,开式螺纹重力热管的传热性能远低于闭式重力热管;随着工况提高,其传热性能逐渐提高;至第一转折点附近,开式螺纹热管
的性能逐渐接近并超过了闭式螺纹热管,其内热阻小于闭式热管,其中沸腾换热系数与闭式热管相近,凝结换热系数和单管传输功率逐渐超过闭式热管。
因此,开式螺纹重力热管比较适合在高工况下运行。