平板式環(huán)路熱管蒸發(fā)器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與傳熱特性研究

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1、密級:學(xué)校代碼:10069類型:應(yīng)用研究學(xué)號??Y20120149TIANJINUNIVERSITYOFCOMMERCE碩士學(xué)位論文平板式環(huán)路熱管蒸發(fā)器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與傳熱特性研究ExperimentalSystemDesignandHeatTransferCharacteristicsResearchonAVapor-liquidSeparatedFlatLoopHeatPipeEvaporator專業(yè)工程熱物理研究生楊洋指導(dǎo)教I師^削.天津商業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二?一五年六月獨(dú)創(chuàng)性聲明及使用授權(quán)聲明一、學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人所撰寫的學(xué)位論文是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除

2、己明確標(biāo)注或得到許可外,所撰寫的學(xué)位論文中不包含他人已申請學(xué)位或其他用途所使用過的成果,不包含其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成災(zāi),本人的指導(dǎo)教師對此進(jìn)行/審定。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體,本人已在文中做出明確的說明并表小謝息。如有不實(shí),本人承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。二、學(xué)位論文及研究成果使用授權(quán)聲明本人同意授權(quán)天津商業(yè)大學(xué)以非贏利方式保存、使用本人的學(xué)位論文的電r版及紙質(zhì)版。授權(quán)天津商業(yè)大學(xué)將本論文的全部內(nèi)容或部分內(nèi)容提供給有關(guān)力?面編入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索、出版及提供信息服務(wù)。同意學(xué)校叫國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論義的復(fù)印件和磁盤。本人在校期間取得的研究數(shù)據(jù)、相關(guān)成果等知識產(chǎn)權(quán)歸天津商

3、業(yè)大學(xué)所有。注:涉及保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)。期:&年〈月/《曰分類號:學(xué)校代碼:10069密級:研究生學(xué)號:Y20120149平板式環(huán)路熱管蒸發(fā)器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與傳熱特性研究ExperimentalSystemDesignandHeatTransferCharacteristicsResearchonAVapor-liquidSeparatedFlatLoopHeatPipeEvaporator研究生姓名:楊洋專業(yè)名稱:工程熱物理指導(dǎo)教師姓名:諸凱教授論文提交日期:2015年6月學(xué)位授予單位:天津商業(yè)大學(xué)摘要當(dāng)前,大型計(jì)算機(jī)服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理中心以及航空航天設(shè)備等領(lǐng)域新技術(shù)的

4、不斷發(fā)展,對于高效熱管理的要求也越來越高,研究與開發(fā)出高效同時(shí)兼具成本優(yōu)勢的熱控解決方案勢在必行。環(huán)路熱管(LHP)是一種利用毛細(xì)抽力驅(qū)動(dòng)工質(zhì)進(jìn)行相變循環(huán)的高效熱控裝置,但是LHP因其傳熱機(jī)制的問題,使其效能的提高受到影響。對于LHP而言,其吸液芯作為蒸發(fā)器的一部分,氣液相變界面位于吸液芯多孔介質(zhì)中的彎月面,吸液芯的主要作用是通過毛細(xì)壓頭驅(qū)動(dòng)液體回流以補(bǔ)充蒸發(fā)的工質(zhì),維持系統(tǒng)的蒸發(fā)過程?;谠摻Y(jié)構(gòu),一方面無法避免“漏熱”現(xiàn)象的發(fā)生,使得流動(dòng)阻力增大;另一方面流體在蒸發(fā)器內(nèi)無法維持單一的相變,極易形成氣液兩相流,使得熱管的驅(qū)動(dòng)力限定在了某一范圍內(nèi)。本文提出了一種突出蒸汽相變?yōu)轵?qū)動(dòng)壓頭

5、的環(huán)路熱管循環(huán)機(jī)制。通過改變平面式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu),使蒸發(fā)器的底面與吸液芯之間留有間隙,從而構(gòu)成相變空間(蒸汽腔),蒸汽腔的出口設(shè)有壓力緩沖空間(均壓腔)。理論與技術(shù)的關(guān)鍵在于,吸液芯內(nèi)的多孔介質(zhì)不存在相變界面,僅在蒸汽腔內(nèi)因工質(zhì)相變而產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)力。因?yàn)榛亓鞯睦淠翰辉谖盒緝?nèi)相變蒸發(fā),而是通過多孔介質(zhì)的滲流,使工質(zhì)不斷滴入蒸汽腔,在蒸發(fā)器內(nèi)造成傳熱與傳質(zhì)的相對分離,形成在蒸汽腔內(nèi)維持單一相變而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的低阻循環(huán)熱機(jī)制。本文以新的熱管傳熱機(jī)制為理論基礎(chǔ),建立了平板式環(huán)路熱管可視化蒸發(fā)器,對其進(jìn)行了啟動(dòng)和變工況實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行了熱阻分析。同時(shí)探討了蒸發(fā)腔的高度與熱管啟動(dòng)運(yùn)行參數(shù)間的關(guān)系,通

6、過對蒸汽腔內(nèi)沸騰前期、沸騰階段以及穩(wěn)定階段三個(gè)過程的觀察與實(shí)驗(yàn),為下一步的實(shí)驗(yàn)裝置完善和閉路循環(huán)熱管的設(shè)計(jì),提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。研究結(jié)果表明:工質(zhì)在蒸汽腔內(nèi)相變可以產(chǎn)生相對較大的蒸汽驅(qū)動(dòng)壓頭,蒸汽腔底部加熱面、相界面、以及吸液芯三者運(yùn)行參數(shù)能夠進(jìn)行良好的匹配耦合,將會有效提高環(huán)路熱管的傳熱效能;0.5mm的蒸汽腔高度在所設(shè)計(jì)的四種實(shí)驗(yàn)工況中性能較佳,能夠維持較低蒸發(fā)器熱阻與總熱阻的同時(shí),能夠有效抑制干涸現(xiàn)象的產(chǎn)生,并且有利于環(huán)路熱管的小型化、緊湊化。關(guān)鍵詞:環(huán)路熱管;平板蒸發(fā)器;蒸發(fā)沸騰;氣液界面;可視化IABSTRACTAsweallknown,coolingdeviceo

7、fhighheatfluxdensitycomponentsisextremelycriticaltopromoteruntimereliability,optimizeperformanceandextendlifetimeoftheproduct.Withthecontinuousdevelopmentoflargeapplicationservers,dataprocessingcentersandaerospaceequipmentmakethermalman

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