環(huán)路熱管工作特性實驗研究

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1、環(huán)路熱管工作特性實驗研宄摘要：該文針對氨-不銹鋼環(huán)路熱管，基于離心機系統(tǒng)搭建了工作性能實驗平臺，進行了地面以及過載條件下不同布置方式、不同加熱功率時工作性能實驗。實驗中觀察到了環(huán)路熱管的各部件溫度隨時間的變化情況，深入了解了環(huán)路熱管在過載加速度場中運行的規(guī)律。關鍵詞：環(huán)路熱管運行特性過載加速度中圖分類號：TB131文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2016)06(a)-0043-02環(huán)路熱管(LoopHeatPipe)具有傳輸熱量大、傳輸距離遠、傳熱效率高、反重能力強等諸多優(yōu)點，能夠解決飛機高熱流密度電子設備散熱問題。但是飛機、導彈等飛行器及其上的電子設備熱控裝置需要承受來自各個

2、方向、不同大小加速度載荷，這種過載加速度將導致兩相流體傳熱特性較地面設備都發(fā)生很大變化。國際上對于環(huán)路熱管的研究已廣泛應用于空間技術、電子設備冷卻等領域［1］。國內(nèi)關于環(huán)路熱管的研宄開始于20世紀末，到目前為止國內(nèi)學者進行了實驗研宄、數(shù)值模擬等大量工作，取得了一定成果［2-3］。但環(huán)路熱管過載加速度場中的運行特性研宄卻報道很少。該文通過模擬過載加速度環(huán)境研宄環(huán)路熱管的工作性能。1實驗系統(tǒng)1.1實驗原理過載環(huán)境采用離心機模擬。實驗采用將LHP、冷板散熱器封裝在工裝箱體內(nèi)安裝在離心機上的方案，而將水冷系統(tǒng)的泵、恒溫水槽、流量計等放置在地面。過載條件下環(huán)路熱管工作特性實驗系統(tǒng)原理圖如圖1所示。整

3、個實驗系統(tǒng)包括：LHP系統(tǒng)、水循環(huán)與冷卻系統(tǒng)、加熱與控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測量與采集系統(tǒng)4部分。1.2實驗件實驗用LHP為氨-不銹鋼雙儲液器環(huán)路熱管，其蒸發(fā)器和儲液器的詳細結構如圖2所示。毛細芯材料為鎳粉，蒸氣、液體管線和冷凝器管線均為不銹鋼圓管，冷凝器為焊接在紫銅板上的蛇形管道。1.3布置方式LHP的布置方式如圖3、圖4所示，圖中箭頭所示方向為加速度方向。1.4測溫點布置熱電偶TC在管路上的測點分布如圖5所示，TC1、TC4布置在儲液器1、2上，TC2、TC3布置在蒸發(fā)器表面，TC5、TC6、TC7布置在液體管線上，TC8、TC9、TC10、TC11布置在蛇形管上。TC12、TC13為蒸氣管線測

4、點。2實驗結果與分析2.1無過載條件下LHP傳熱性能6給出了25W無過載條件的溫度變化。可以看出，在25W無過載條件下，LHP啟動后，蒸發(fā)器工作溫度不超過33°C，儲液器1的溫度高于儲液器2的溫度。2.2布置方式1傳熱性能該布置方式下，旋轉臺旋轉方向與毛細力方向相反。實驗加熱功率為150W，過載加速度大小為3g。LHP傳熱性能測試結果如圖7所示?？梢钥闯觯趯嶒灄l件下LHP在3250s時刻未能到達穩(wěn)定狀態(tài)，但是蒸發(fā)器表面溫度最大不超過35°C。儲液器1的溫度高于儲液器2的溫度。2.3布置方式2傳熱性能該布置方式下，冷凝器靠近旋轉軸，熱管遠離旋轉軸。實驗加熱功率為150W，過載加速度大小為3

5、g并維持3000s。LHP傳熱性能測試結果如圖8所示?？梢钥闯?，在該布置方式下，熱管未能啟動。隨著時間的增加，蒸發(fā)器、蒸氣管線、儲液器溫度均增大，在整個過載作用過程中，蒸發(fā)器表面的溫度最大不超過33°C。卸載后(離心機停轉)，蒸發(fā)器、蒸氣管線、儲液器溫度均迅速增大，在3600s時蒸發(fā)器最高溫度達到41°C。3結語環(huán)路熱管在過載加速度環(huán)境下的傳熱性能和工作特性與地面上相比有較大不同，實驗研宄可看出加熱功率、加速度、大小和方向都會影響環(huán)路熱管的工作狀態(tài)。參考文獻[1]YFMaydanik.Loopheatpipes[J].AppliedThermalEngineering，2005，25(5-

6、6)：635-657.[2]JKu，LOttenstein，MKobebetal.Temperaturefluctuationsinloopheatpipeoperation[J].AipConference,2001,552(1)：255-262.[3]AJFleming，SKThomas，kLYerkes,etal.Titanium-waterloopheatpipeoperatingcharacteristicsunderstandardandelevatedaccelerationfields[J].JournalofThermophysicsandHeatTransfer，201

7、0，24(1)：184-198.