环路热管蒸发器毛细结构优化及其性能研究
多尺度复合毛细芯环路热管的传热特性
多尺度复合毛细芯环路热管的传热特性王野;纪献兵;郑晓欢;徐进良【摘要】为解决环路热管在蒸发腔不同区域对于毛细芯孔径尺度和热导率的不同需求，制备了一种多尺度复合毛细芯环路热管，并在不同加热功率、放置角度和冷却方式下对环路热管进行了热性能测试。
实验发现该环路热管具有较好的传热性能，在200 W加热功率下，蒸发腔壁面中心温度Tc最低仅为64℃。
与风冷方式相比，冰冷方式可以显著强化环路热管的传热性能，降低Tc和热阻。
热阻最低为0.19 K·W−1。
同时冰冷方式也有利于改善均温性。
当加热功率不同时，放置角度对环路热管温度及热阻的影响有所不同。
另外，多尺度复合毛细芯的应用有效地降低了热泄漏。
随着加热功率的增加，放置角度不同的LHP的热泄漏变化趋势不同。
%In order to suffice the different needs for pore size and thermal conductivity of wick in different evaporator regions of loop heat pipe (LHP), a LHP with modulated composite porous wick is constructed and investigated experimentally. The heat transfer characteristics of LHP are tested at different heating powers, inclination angles and cooling conditions. The results show that LHP has good heat transfer performances. The lowest temperature of the evaporator wall center (Tc) is only 64℃ at 200 W. The ice cooling can significantly promote LHP heat transfer performance, reducing Tc and thermal resistance, compared with the air cooling. The lowest therma l resistance is 0.19 K·W−1. Besides, the ice cooling is helpful to improving the temperature uniformity of the evaporator wall. The effects of inclination angles on temperature and thermal resistance vary with the increase of the heating power. At lowheating power, Tc of LHP with evaporator and condenser being the same altitude is lower than that with evaporator below condenser. As the heating power rises, the former becomes higher than the latter. In addition, the heat leak from evaporator to compensation chamber can be reduced by applying the modulated composite porous wick. With the increase of heating power, the effects of inclination angles on heat leak are different.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】7页(P2055-2061)【关键词】环路热管;毛细芯;多尺度;传热特性;热泄漏【作者】王野;纪献兵;郑晓欢;徐进良【作者单位】华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，多相流与传热北京市重点实验室，北京 102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，多相流与传热北京市重点实验室，北京 102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，多相流与传热北京市重点实验室，北京 102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，多相流与传热北京市重点实验室，北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TK124引言随着集成化技术的快速发展，电子元件等高热通量器件的散热问题逐渐成为制约其行业发展的技术瓶颈。
小型平板式环路热管的实验研究及蒸发器内部介观模拟
小型平板式环路热管的实验研究及蒸发器内部介观模拟环路热管(Loop Heat Pipe, LHP)是一种利用工质相变传递热量的高效被动散热装置,具有传热能力强、传热热阻低、传输距离长、等温性好、无运动部件等优点,在高热流密度电子器件散热和航天器热控等方面具有广阔的应用前景。
本文首先介绍LHP的工作原理与工作特性,并分析蒸发器内的传热过程,阐述“背向导热”和“侧壁导热”造成的热漏对系统运行的影响。
为了减少“侧壁导热”对系统性能的影响,将蒸发器从原来的O型圈密封改变为焊接密封,系统的运行性能得到提高。
实验结果表明,在蒸发器壁面温度不超过85℃的条件下,系统最大运行热负荷从140W提高到240W。
为了降低“侧壁导热”和改善系统的启动性能,本文提出一种新型的双毛细芯蒸发器LHP系统。
基于此,设计蒸发器分别采用O型圈和焊接密封的两套实验系统,研究不同充灌率、热沉温度、工质和重力辅助倾角下的运行特征,并对系统的温度波动现象进行机理分析。
实验结果表明,双毛细芯蒸发器LHP系统能在10W的低热负荷下成功启动,运行中充灌率对系统运行模式的转变有着重要影响。
在重力辅助作用下,存在重力控制和毛细控制两种运行模式。
此外,在双毛细芯LHP系统的实验中还得到不同于以往系统的温度分布趋势。
通过实验分析得出,蒸发器背面毛细芯对系统运行的影响与加载的热负荷大小以及热负荷的加载方式有关。
为了解决多热源的散热问题,本文还设计和研制出一套并联式双蒸发器LHP系统,对其启动、变热负荷以及热分享等性能进行实验研究。
系统在两个蒸发器均施加热负荷的工况下,都能启动成功,并能在低热负荷下由波动运行转变为平稳运行。
高低热负荷搭配启动运行也展现出并联双蒸发器LHP系统的优势。
增加系统的充灌率,能够改善系统的启动性能。
系统内回流液的流向影响着系统的热分享性能。
本文通过实验烧结出具有高孔隙率和高渗透率的双孔径毛细芯,应用于LHP实验系统展现出良好的工作性能。
环路热管用双孔毛细芯的制备与性能研究
中图分类号：TQ174.75
文献标志码：A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
文章编号：1000-2278(2019)06-0840-07
Preparation and Properties of Biporous Capillary Wicks for Loop Heat Pipe
SUN Jian, MAO Chunlin, WANG Yanxiang, CHANGXuepeng, QUAN Junwei (Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333403, Jiangxi, China)
第40卷第6期 2049年42月
DOI: 10.13957/ki.tcxb.2019.06.022
Journal of Ceramics
Vol.40 No.6 Dec. 2019
环路热管用双孔毛细芯的制备与性能研究
孙 健，毛春林，王艳香，常学鹏，全俊威
(景德镇陶瓷大学，江西景德镇333403)
Abstract: The copper-based biporous capillary wicks for loop heat pipe were successfully fabricated by powder metallurgy sintering coupled with the addition of the pore forming agent, using copper powder as raw material and CaCl2 as pore forming agent. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), aperture analyzer and corresponding physical tests were used to characterize the phase composition, microstructure and properties of capillary wicks. The effects of sintering temperature and pore forming agent on porosity, permeability and pumping performance of capillary wicks were systematically investigated. The results show that CaCl2 is fully dissolved, and the capillary wick samples present biporous structure. The porosity and permeability of the capillary wicks increase with the increase of the pore forming agent content, and decrease with the increase of the sintering temperature. The capillary pumping amount is positively correlated with the pore forming agent content and negatively correlated with the sintering temperature. Moreover, the pumping performance of the capillary wicks depends on the interaction between porosity and permeability. The higher the porosity of the capillary wicks, the greater the permeability and the better the capillary pumping performance. Key words: sintering temperature; pore forming agent; porosity; permeability; pumping performance
环路热管研究资料
北京航空航天大学2014－2015学年第一学期现代飞行器环境控制新技术班级 SY14055班学号 SY1405514姓名_ _武飞_ _成绩 ____ ___航空科学与工程学院二零一五年一月二十六日环路热管1. 基础知识 (3)1.1 传统热管简介 (3)1.1.1 传统热管的工作原理 (3)1.1.2传统热管的优点与局限 (4)1.2 环路热管简介 (5)1.2.1 系统构成与工作原理 (5)1.2.2 部件介绍 (7)1.2.3 工质选择 (9)2. 国内外研究现状 (10)2.1 环路热管的实验研究 (10)2.2 环路热管的理论建模 (12)3. 关键技术 (13)4. 主要研究内容 (15)5. 结论 (15)6. 参考文献 (17)环路热管1. 基础知识1.1 传统热管简介1.1.1 传统热管的工作原理图1.1给出传统热管的结构示意图，沿管长方向依次为蒸发段、绝热段和冷凝段。
传统热管利用工质的蒸发和凝结来传递热量，液体工质在蒸发段吸热蒸发，产生的蒸气沿热管中心蒸气通道经绝热段流至冷凝段冷凝放热，凝结的液体在毛细芯产生的毛细压力作用下经毛细芯从冷凝段回流至蒸发段，如此循环，实现热量从热源至热沉的高效传输，而无需外加动力。
图1.1 传统热管示意图 图1.2 毛细压力驱动工质循环 毛细压力是热管内工质循环的驱动力。
如图1.2所示，在热管的蒸发段，液体不断从毛细芯表面蒸发变成蒸气，致使气液界面的曲率半径逐渐减小，气液界面两侧的压差e p ∆相应增大；而在冷凝段，蒸气不断在毛细芯表面凝结变成液体，致使毛细孔内的气液界面趋于一个平面，曲率半径c R 不断增大，气液界面两侧的压差c p ∆相应减小。
毛细芯提供的毛细压力cap p ∆可表示为： r r R R p p p c e c e c e cap θσθσσσcos 2cos 222-=-=∆-∆=∆ （1.1） 工质在热管内循环的压降主要包括蒸气从蒸发段流向冷凝段的压降v p ∆，液体从冷凝段回流至蒸发段的压降l p ∆以及重力对液体流动引起的压降g p ∆（蒸发器位于冷凝器下端蒸 气 流 向 回流方向 热源 热沉蒸发段绝热段 冷凝段时，重力辅助液体回流，此项为负值；蒸发器位于冷凝器上端时，重力阻碍液体回流，此项为正值）。
环路热管中Ti64ELI 毛细芯传热能力的实验研究
CIESC Journal, 2018, 69(4): 1391-1397 ·1391·化工学报 2018年 第69卷 第4期 | DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20170652环路热管中Ti64ELI 毛细芯传热能力的实验研究孙琦1，陈曦1，谢荣建2，张畅2，吴亦农2（1上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093；2中国科学院技术物理研究所，上海 200083） 摘要：在环路热管（LHP ）中，蒸发段的结构最为复杂，而其中的毛细芯是直接影响热管工作性能的部分，因此有很大的研究价值。
为模拟LHP 中毛细芯的真实运行情况，设计了一台在常温下测定毛细芯工作时表面温度的实验装置，对环路热管蒸发段毛细芯的传热能力进行独立的实验研究，分别采用乙醇和水为工质，在不同的加热功率下，计算毛细芯的有效热导率。
研究发现，在低加热功率下，含乙醇的毛细芯的有效热导率要高于含水的毛细芯的有效热导率；而在高加热功率下，实验结果正好相反。
本次实验的结论对于毛细芯传热性能的评估具有一定参考价值，也可以为LHP 蒸发器的模拟仿真提供一定的实验数据。
关键词：稳态；蒸发；有效热导率；多孔介质；环路热管中图分类号：TK 124 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2018）04—1391—07Experimental study on heat transfer capability of Ti64ELI capillary wickin loop heat pipeSUN Qi 1, CHEN Xi 1, XIE Rongjian 2, ZHANG Chang 2, WU Yinong 2(1School of Energy and Power Engineering , University of Shanghai for Science and Technology , Shanghai 200093, China ;2Shanghai Institute of Technical Physics of the Chinese Academy of Sciences , Shanghai 200083, China )Abstract: In the loop heat pipe (LHP), the structure of the evaporation section is the most complex, and the capillary wick is a part that directly affects its working performance, so it has a great research value. To simulate the real operation of the capillary wick in LHP, an experimental device was designed to measure the surface temperature during the operation at room temperature. The heat transfer capacity of the capillary wick in the evaporative section of LHP was studied independently. The experimental study consisted of measuring the effective thermal conductivity using ethanol and water as working fluid at different heating power. It was found that the effective thermal conductivity of the ethanol-containing capillary wick is higher than that of the water-containing capillary wick at low heating power, while the results were reversed at high heating power. The conclusion of this experiment has a certain reference value for the evaluation of the heat transfer performance of the capillary wick, and it can also provide some experimental data for the simulation of the LHP evaporator.Key words: steady state; evaporation; effective thermal conductivity; porous media; loop heat pipe引言环路热管（LHP ）是一种高效的相变传热装置，它由蒸发器、补偿器及冷凝器组成，通过气液传输管路连接成回路，利用蒸发器内的毛细芯产生的毛细力驱动回路运行，具有传热量大、传输距离远、2017-05-16收到初稿，2017-11-07收到修改稿。
环路热管蒸发器毛细结构优化及其性能研究
环路热管蒸发器毛细结构优化及其性能研究随着现代电子科技产品更新换代速度的加快,电子产品的高效散热问题成为国内外许多科研人员的研究热点。
鉴于传统的单相流体对流散热方法已无法满足电子产品越来越高的散热要求,以热管(Heat Pipe, HP)为典型例子的相变换热技术逐渐登上舞台。
环路热管(Loop Heat Pipe, LHP)则是一种基于分离式热管技术而逐渐发展起来的新型热控技术。
蒸发器是LHP最重要的部件,而其中的多孔毛细结构(毛细芯)又是蒸发器的核心组成部分,LHP蒸发器中的毛细芯既是提供工质循环动力的重要来源又是组织整个LHP系统内部传热传质过程高效稳定进行的最为关键的部位,LHP蒸发器中的毛细芯结构也因此被视为整个传热系统的心脏结构。
本文从LHP蒸发器毛细结构的制备研究及性能改进入手,研究了毛细芯传热传质性能与LHP系统整体性能改善之间的关系。
文章首先通过结合粉末冶金技术及多孔材料制备技术,研究出一种通过添加可溶性盐为造孔剂的烧结毛细芯制备技术,并分析造孔剂与毛细芯的孔隙率、孔径及其分布等结构参数之间的影响关系；然后,研究了毛细芯孔隙率、孔径及其分布与其毛细抽吸性能、热物性参数之间的关系。
研究发现,采用溶盐造孔法成功制备出具有间隙孔和生成孔相互贯通的双孔隙形貌的LHP毛细芯；通过增加溶盐添加量可使毛细芯的孔隙率趋于线性增长,通过降低溶盐的粒度可获得孔径分布更为集中且平均孔径较小的毛细芯,使得毛细芯孔径正态分布曲线中的中值移向数值较小的一侧,但是毛细芯的开孔孔隙率基本不受可溶性盐颗粒粒度的影响；影响多孔毛细芯抽吸性能的不仅仅是孔隙率大小,孔径尺寸及其分布也是影响毛细抽吸性能的重要因素。
其中孔隙率越大,孔径越小且分布越集中,毛细芯的毛细抽吸性能则越优异。
另外,毛细芯的热物性不仅受孔隙率大小的影响,同样受孔径尺寸及其分布状态的影响。
其中导热系数随孔隙率的增加而降低。
相同孔隙率条件下,孔径较小且分布更加集中的毛细芯的导热系数值更小；毛细芯的热扩散率随着孔隙率的增加先增大后降低,随着孔径尺寸的减小以及分布状态更加集中,热扩散率则逐渐减小；毛细芯的干、湿状态同样影响其热物性参数,湿态毛细芯的导热系数值大于干态毛细芯所对应的数值,而热扩散率值所表现的规律则正好相反。
一种降低环路热管蒸发器内部热阻的方法
一种降低环路热管蒸发器内部热阻的方法引言：环路热管蒸发器是一种常用于热管理系统中的热传导设备。
它通过液体在热管内部的循环流动来传递热量。
然而，由于热阻的存在，热量传递效率可能会受到限制。
因此，本文将介绍一种降低环路热管蒸发器内部热阻的方法，以提高其热传导效率。
一、优化热管内部结构环路热管蒸发器的内部结构对热阻有着重要影响。
通过优化热管内部结构，可以降低热阻，提高热传导效率。
具体而言，可以采取以下措施：1.1 增加热管内部的表面积通过增加热管内部的表面积，可以增加热量传递的接触面积，从而提高热传导效率。
可以采用增加热管内部的螺旋纹路或增加热管的内部表面积等方法来实现。
1.2 优化热管内部的液体循环流动热管内部的液体循环流动对热传导效率有着重要影响。
通过优化热管内部的液体循环流动方式，可以减小热阻，提高热传导效率。
可以采用增加液体循环流动的速度或改变液体循环流动的路径等方法来实现。
二、改善热管材料的导热性能热管材料的导热性能直接影响着热传导效率。
通过改善热管材料的导热性能，可以降低热阻，提高热传导效率。
具体而言，可以采取以下措施：2.1 选择导热性能较好的材料选择导热性能较好的材料作为热管的制作材料，可以提高热传导效率。
常用的热管材料有铜、铝、不锈钢等，可以根据具体需求选择合适的材料。
2.2 提高热管材料的导热性能可以通过提高热管材料的导热性能来降低热阻。
例如，可以采用导热涂层或添加导热剂等方法来提高热管材料的导热性能。
三、优化热管的工作环境热管的工作环境也对热传导效率有一定影响。
通过优化热管的工作环境，可以降低热阻，提高热传导效率。
具体而言，可以采取以下措施：3.1 控制热管的工作温度热管的工作温度对热传导效率有着重要影响。
通过控制热管的工作温度，可以降低热阻，提高热传导效率。
可以采用降低热管的工作温度或提高热管的工作温度等方法来实现。
3.2 优化热管的散热方式热管的散热方式也会影响热传导效率。
通过优化热管的散热方式，可以降低热阻，提高热传导效率。
重力与加速度场中环路热管运行性能实验研究
科学研究创重力与加速度场中环路热管运行性能实验研究刘思远谢永奇（北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191）摘要：双储液器环路热管（Dual Compensation Chamber Loop Heat Pipe，简称DCCLHP）是一种高效的相变换热设备。
通过实验，研究了重力场与加速度场中双储液器环路热管运行性能。
结果表明，重力场中环路热管在不同加热功率下均可成功启动，但在较小加热功率时很难达到稳定。
在实验布置方式下，3g加速度可以促进环路热管运行至稳态，随着加热功率的增大，工作温度呈现“V”型走势。
关键词：环路热管双储液器加速度场启动特性运行性能中图分类号：TB131文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)06(a)-0009-03双储液器环路热管（Dual Compensation Chamber Loop Heat Pipe，简称DCCLHP）是一种高效的相变换热设备，其工作原理是通过毛细泵驱动流体在蒸发器和热沉之间相变换热实现热量的转移。
环路热管传热高效、输热距离远、结构灵活多变［1］，众多专家学者对环路热管开展了相应的实验研究。
实验内容包括环路热管的启动性能［2］、稳态性能［3-4］、加热功率大小［5］及温度振荡［6］等的分析研究。
DCCLHP属于高度集成的密闭结构，因此，其加工难度大，加工成本高。
目前，对环路热管运行性能的研究尚处在发展阶段，仍有很多实验现象需要进一步总结和解释。
从实际应用来看，环路热管可应用于飞行器机载电子设备冷却和温控场景，而由于任务需要，飞行器时常会进行过载机动动作，产生瞬时加速度，这会不可避免地影响到环路热管内部工质的流动与换热效果［7］，而这种影响值得被研究。
本文以一套DCCLHP为研究对象，进行了重力场与3g加速度场启动和稳态运行性能实验，加热功率为100~300W。
通过实验数据对比和性能表现分析，研究了DCCLHP的运行性能。
1实验装置为了提高DCCLHP的运行性能，工质选用高纯度氨。
功能梯度毛细芯及其环路热管实验研究
功能梯度毛细芯及其环路热管实验研究环路热管(Loop Heat Pipe,LHP)是一种高效的两相换热装置,因其独特的结构和性能优势逐渐成为高热流密度电子元器件散热的前沿技术。
而随着环路热管的小型化发展,环路热管的热泄漏问题逐渐受到研究者们的重视。
毛细芯是影响环路热管换热性能的关键部件,提供了蒸发换热表面和工质循环的驱动力。
毛细芯连接蒸发器和补偿器,其有效导热系数的分布是决定环路热管热泄漏问题的关键因素。
为降低通过毛细芯向补偿器的热泄漏,本论文基于平板型环路热管,研制了沿工质流动方向有效导热系数递变的功能梯度毛细芯,通过实验方法研究了毛细芯有效导热系数递变对毛细芯和环路热管性能的影响。
主要研究内容包括:1.设计制备了一批沿工质流动方向有效导热系数递变的一体化功能梯度毛细芯,调整不同有效导热系数毛细芯层的厚度比,探索了以镍(Ni)和聚四氟乙烯(PTFE)为材料的毛细芯烧结工艺;2.对功能梯度毛细芯进行了基本参数和性能参数的实验表征。
采用浸泡介质法测定了毛细芯的孔隙率均在48.64%左右;使用扫描电子显微镜观察了毛细芯的孔径结构和形态,并使用压汞法测量了 Ni毛细芯和PTFE毛细芯的孔径分布,结果显示Ni毛细芯孔径分布较为集中,而PTFE毛细芯表现出了典型的双孔径毛细芯的孔径分布特点;使用稳态法测量了毛细芯的有效导热系数,结果显示Ni毛细芯的有效导热系数较PTFE毛细芯有效导热系数大。
传质抽吸实验结果表明当工质为无水乙醇时,Ni毛细芯有更好的抽吸传质性能,但功能梯度毛细芯的抽吸传质性能与毛细芯层厚比没有明显的线性关系。
此外,功能梯度毛细芯的蒸发传热性能测试结果显示功能梯度毛细芯的蒸发传热性能好于单一有效导热系数毛细芯。
3.设计了一种可拆卸替换毛细芯的环路热管蒸发器并制造了相应的环路热管,实验研究了不同功能梯度毛细芯对环路热管启动性能和变工况运行性能的影响。
实验结果显示部分功能梯度毛细芯环路热管可以有效改善热泄漏问题,降低启动时间和系统的运行温度,并抑制环路热管的温度波动问题。
并联蒸发器环路热管实验研究
用 来 安放 仪器设 备 的地 方 ，仪 器设 备 产生 的废 热通 过 仪 器安 装 中 的预 埋 热 管 收集 到 Ｌ ＨＰ蒸 发 器
上 ，然后 热量 通过 Ｌ ＨＰ传 递到 辐射 器上 ，最 后通 过辐 射器 散到 冷环 境 中 。
收稿 日期 ：２ ０ —３０ 。 收修 改稿 日期 ：２ ０ —６１ ０ ５０— ７ ０ ５０ —３
利用 工质 的蒸 发 和冷凝 来传 递热 量 的 、两 相 的高 效传 热 装置 ［ 。 目前 ，大多 数 Ｌ １ ］ ＨＰ是包 括 单 蒸 发 器 、串连 冷凝 器 的 Ｌ 。这 种 Ｌ ＨＰ ＨＰ的蒸 发器 和液 体补偿 器集 成在 一起 ，中间通 过 副芯连 接 ，使 蒸 发器 在任 何情 况下 都有 液体 工质 供应 ，从 而保 证 了 Ｌ ＨＰ的稳定 工 作 。液体 补偿 器 一 般 处 于汽 一液
维普资讯
± 垦窒
兰垫
生 星
实验时采用电加热片模拟仪器发热，并联冷凝管辐射器采用冷风强迫对流散热。实验系统共布
置４ ５个热 电偶 用 于测 量各 点 的温度 ，其 中仪 器 安装板 上 布置 １ ，辐 射器 上 布置 １ ０个 ５个 ，Ｌ ＨＰ系
环路热管结构设计及性能分析
25环路热管结构设计及性能分析刘浩然 周 亮（西安航空学院 陕西 西安 710089）随着现代科技的迅速发展，电子器件的集成度和热功率越来越大，尤其对于高性能电子设备，如笔记本电脑、手机等，密闭有限空间如航天器、卫星、潜艇等，散热已经成为限制其发展和性能优化的一个瓶颈问题。
目前，利用蒸发和冷凝现象的两相换热设备是换热器领域最具发展潜力的方向。
此类两相换热器几乎都是热管的原理，并进行一系列的优化和改进，从而适应各个不同的领域。
该设备由蒸发器、蒸气/液体管路、冷凝器和储液器等部件组成，由于拥有良好的反重力和抗旋转能力，再加上装配灵活、可长距离输送、低热阻等特性，已成功应用于电子器件冷却、航天器和潜艇等热控系统。
本文大致理解环路热管的结构组成、工作机理，熟悉环路热管性能与结构之间的理论关系，选择工质及系统材料（主要是毛细吸液管芯和金属材料），分析计算环路热管的各类极限并对环路热管相关部件进行校核，分析环路热管的热性能。
1 环路热管组成和工作原理环路热管(LHP）通常由五个主要部件组成：蒸发器、冷凝器、补偿室、蒸汽管、液体管。
蒸发器是结合毛细吸液管芯和蒸汽通道的最重要部件。
LHP 与传统热管的一个重要区别是，环路热管（Loop Heat Pipe， LHP）只在蒸发器的内部放置毛细吸液管芯，而我所了解的普通热管在整个管道中都有毛细吸液管芯。
如图1所示。
根据蒸发器的结构，液压泵可分为圆柱形和扁平两种。
平板的LHP 很容易与热源结合，以降低热接触电阻。
圆柱形的可以在不同面进行换热，尤其是在反重力的环境中。
环路热管的主要工作原理：当蒸发器从热源加热时，内部工作介质蒸发，产生的蒸汽沿着蒸汽流动路径排出，并通过蒸汽管道进入冷凝器。
物料通过流体管路返回补偿室，补偿室中的液体工作介质经过毛细吸液管芯的毛细吸液管吸入，从而进入蒸发器内部进行两次蒸发，这个循环的过程就是一个换热循环。
可以看出区别在于操作模式的配置。
独特的气液两相流LHP 大大减少了传统热管的传热问题，但对毛细吸液管芯提出了更高的要求。
环路热管改善用于电作动器散热研究
Ｊ ｕ ａ ｏ Ｃｉ ｉ Ａｖ ａｉ ｎ Ｆ ｉ ｈ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ Ｃｈｎａ ｏｒ ｌ ｆ ｎ ｖｌ ｉｔ ｌ ｔ ｏ ｇ ｉ ｅｓｔ ｙ ｆ ｉ
Ｊ ｎ． Ｏ１ ａ ２ Ｏ Ｖ０ ． ｌ ． １ Ｎｏ １ ２
环 路 热 管 改善 用 于 电作 动 器散 热研 究
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蒸汽槽 道 毛细 ／芯
传 统 热 管 是 传 热 领 域 的 “ 导 体 ” 。 由于 其 超
在微重力条件下不 受长度和方位 的影响，所 以在
航 天 领 域 已普遍 应 用 ，但 是 在 飞 机 热 量 管 理 和 环
良好的启动性 能 ：热 管工质一经 充装就无 需替换 。
Ｊ ｎ ０ｌ ａ ．２ Ｏ
Ｖ Ｏ． Ｎ Ｏ． １２ｌ １
中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报
Ｊ ｕ ａ ｏ Ｃｉ ｉ Ａｖａ ｉ ｎ Ｆｌ ｈ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｏ Ｃｈ ｎ ｏｒ ｌ ｆ ｎ ｖｌ ｉｔｏ ｉ ｔ ｇ ｉ ｅ ｓｔ ｙ ｆ ｉａ ４ ９
图 １热 管的工作 原理 图
热 管 的传 热 性 能 好 ， 已经 在 很 多 领 域 得 到 了
应 用 。 与 其 他 传 热 元 件 相 比 ， 热 管 具 有 很 多 优 点 ：热 管 利 用 相 变 传 热 ，蒸发 段和 冷 凝 段 均 处 于 饱 和阶 段 ，具 有传 热温 差小 的特 点 ；热管 是利用 毛 细力 自动 运行 的 ，不需 要 附加 动力 装置 ：热管具 有
其 中 ，在 飞行 控 制 系 统 方 面 ， 电作 动器 取 代
热 管 是 一 种 具 有 很 高传 热 性 能 的元 件 ，它 由 管 壳 、毛 细 多 孔材 料 和 工 作 液 体 组 成 ，典 型结 构
一种用于回路热管蒸发器的毛细结构
专利名称：一种用于回路热管蒸发器的毛细结构专利类型：发明专利
发明人：陈攀攀
申请号：CN202111046138.1
申请日：20210907
公开号：CN113970269A
公开日：
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种用于回路热管蒸发器的毛细结构，包括吸液单元(10)、波纹单元(20)和引导结构(30)，吸液单元(10)包括泡沫金属芯(11)；波纹单元(20)包括波纹板(21)，所述波纹板(21)包括多个沿宽度方向或周向交替阵列的上容纳槽(24)和下容纳槽(25)；所述波纹单元(20)嵌设于吸液单元(10)以形成所述引导结构(30)，所述引导结构(30)包括导气通道(31)，所述引导结构(30)用于形成分开的液体路径和气体路径。
所述毛细结构，不增加尺寸地增加蒸发面积，引导气体流动，散热效率增加30％以上。
申请人：陈攀攀
地址：318050 浙江省台州市路桥区桐屿街道凉溪村埠头3区93号
国籍：CN
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一方面,本文成功地制备出高性能镍钛双孔隙毛细芯,分别研究了造孔剂添加量及钛粉添加量对毛细芯的孔隙结构参数、毛细抽吸性能及有效导热系数等关键性能指标的影响。结果表明,镍钛毛细芯不仅保留了烧结镍芯优秀的成孔能力、简单的烧结工艺以及良好的工质相容性等优点,同时实现了毛细芯导热系数的显著降低及其良好的可调节性。
采用上述一体化成型技术得到双层复合毛细芯并组装LHP系统,测试分析其传热性能后发现：设计出的双层复合芯圆柱蒸发器LHP系统在定功率(20W)及变功率运行条件下(10W-15W-20W-25W-20W-15W-10W)的启动及运行性能表现良好。对双层复合毛细芯LHP系统运行过程中的温度波动现象进行分析发现：不同加热功率段的温度波动现象并不相同,温度波动的发生及其波动幅度与LHP蒸发器的热泄露有关。
另一方面,成功研制出两种MAX相陶瓷多孔毛细芯(211系列的代表材料Ti2AlC和312系列的代表材料Ti3AlC2)并改进了其制备工艺。研究表明,原始粉末的选取及其粒度大小、造孔剂的选取、烧结模具的密封性、烧结参数的选取、溶盐处理工艺要求等诸多因素可直接或者间接地影响到MAX相陶瓷毛细芯的制备成功率。
另外,毛细芯的热物性不仅受孔隙率大小的影响,同样受孔径尺寸及其分布状态的影响。其中导热系数随孔隙率的增加而降低。
相同孔隙率条件下,孔径较小且分布更加集中的毛细芯的导热系数值更小；毛细芯的热扩散率随着孔隙率的增加先增大后降低,随着孔径尺寸的减小以及分布状态更加集中,热扩散率则逐渐减小；毛细芯的干、湿状态同样影响其热物性参数,湿态毛细芯的导热系数值大于干态毛细芯所对应的数值,而热扩散率值所表现的规律则正好相反。通过分析LHP多孔毛细芯内部的热传导过程,研究了LHP毛细芯的材料特性与其各项关键性能参数的影响关系。
环路热管蒸发器毛细结构优化及其性能研究
随着现题成为国内外许多科研人员的研究热点。鉴于传统的单相流体对流散热方法已无法满足电子产品越来越高的散热要求,以热管(Heat Pipe, HP)为典型例子的相变换热技术逐渐登上舞台。
环路热管(Loop Heat Pipe,LHP)则是一种基于分离式热管技术而逐渐发展起来的新型热控技术。蒸发器是LHP最重要的部件,而其中的多孔毛细结构(毛细芯)又是蒸发器的核心组成部分,LHP蒸发器中的毛细芯既是提供工质循环动力的重要来源又是组织整个LHP系统内部传热传质过程高效稳定进行的最为关键的部位,LHP蒸发器中的毛细芯结构也因此被视为整个传热系统的心脏结构。
分析影响LHP系统换热性能的不同因素发现：在充液量不足(45%)、冷凝器冷凝温度较高以及低功率运行(5W)条件下的LHP系统的启动及运行性能均表现不佳。
本文从LHP蒸发器毛细结构的制备研究及性能改进入手,研究了毛细芯传热传质性能与LHP系统整体性能改善之间的关系。文章首先通过结合粉末冶金技术及多孔材料制备技术,研究出一种通过添加可溶性盐为造孔剂的烧结毛细芯制备技术,并分析造孔剂与毛细芯的孔隙率、孔径及其分布等结构参数之间的影响关系；然后,研究了毛细芯孔隙率、孔径及其分布与其毛细抽吸性能、热物性参数之间的关系。
在相同加热功率条件下,选用未添加造孔剂的MAX相陶瓷芯(单孔隙)的LHP系统启动失败而选用添加30%NaCl造孔剂的MAX相陶瓷芯(双孔隙)的LHP系统则成功启动。为了避免对毛细芯进行二次加工而破坏其内部的多孔结构,本文开发了一种LHP毛细芯一体化烧结成型技术。
通过采用该一体化成型技术并使用粒度不同的造孔剂制备出孔隙特征可控的双层复合结构毛细芯并分析研究了双层复合结构参数对其整体毛细抽吸性能的影响。综合考虑复合芯的导热系数布置、整体毛细抽吸性能和气体透过性等因素,选取内层小孔径分布而外层较大孔径分布(内、外层均为双孔隙结构)的双层复合毛细芯结构可最大程度地提升其整体性能。
文章在后面的章节中进行了相关LHP系统性能测试分析实验并探讨毛细芯性能对LHP运行性能的影响关系。成功设计制备出一台新型MAX相陶瓷毛细芯圆柱型蒸发器LHP系统,分析其换热性能发现：与未添加任何造孔剂的MAX相陶瓷芯相比,添加NaCl进行溶盐造孔之后所得的双孔隙MAX相陶瓷毛细芯表现出更加优异的毛细抽吸性能、较高的渗透率值及孔隙率值。