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1、傳熱傳質(zhì)學(xué)編號：123268中國工程熱物理學(xué)會學(xué)術(shù)會議論文平板式mLHP的實驗研究劉志春"，汪冬冬，陳彬彬，劉偉，楊金國，潘瑤(華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，武漢430074)(Tel:027-87542618,Emai1:zcliu@hust.edu.cn)摘要本文設(shè)計了惻盤平板式小型環(huán)路熱管，采用630目不銹鋼絲網(wǎng)作為毛細芯，在蒸發(fā)器的密封方而,改變了以前采用密封圈的方式，采用氮弧焊來焊接蒸發(fā)器主體和端蓋。在采用了新的密封方式后，蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)得到簡化，系統(tǒng)可以抽到更高的真空度(斥力降低至2.6xlO-4Pa),系統(tǒng)的運行溫度比采用密
2、封圈方式的冇了明顯改善。在蒸發(fā)器加熱壁面溫度不超過85°C的條件下，最高熱負荷能夠達到240W,對應(yīng)的熱流密度為19」W/cm2.變熱負荷運行時，低的冷源溫度對應(yīng)低的運行溫度，而啟動山于受到初始氣液分布的影響較人，冷源溫度的影響不明顯。關(guān)鍵詞平板式環(huán)路熱管；焊接密封；真空度；熱流密度0前言環(huán)路熱管(LoopHeatPipe,LHP)是一種利用工質(zhì)相變進行傳熱的高效被動傳熱裝置,廣泛應(yīng)用于航天器熱控和高熱流密度電子器件的散熱山鐵壞路熱管將傳統(tǒng)熱管的蒸發(fā)段和冷凝段分離，通過蒸汽管道和液體管道來連接，僅在蒸發(fā)辭處布置毛細芯，減小了運行阻力，同時
3、可以方便的根據(jù)實際需要布置蒸發(fā)器和冷凝器。環(huán)路熱管蒸發(fā)器處毛細芯內(nèi)形成的氣液彎液面兩邊的壓差推動工質(zhì)的循環(huán)，同吋毛細芯還起到抽吸液態(tài)工質(zhì)到蒸發(fā)器受熱的內(nèi)壁面來減小蒸發(fā)界血與受熱血間的距離，達到減小熱阻的目的。平板式小型環(huán)路熱管(mLHP)的蒸發(fā)器為平板型，可以與散熱面更好地貼合，降低傳熱熱阻，散熱面的溫度更均勻。國內(nèi)外許多學(xué)者對LHP進行了研究。Launay等⑶總結(jié)到，LHP的熱阻和最人傳熱能力受到工質(zhì)種類，工質(zhì)充灌率，多孔芯的結(jié)構(gòu)和熱物性，熱沉和環(huán)境溫度，蒸發(fā)器和補償腔的設(shè)計，系統(tǒng)抬高高度和傾斜角度，不凝性氣體，管路壓降的影響。Wang
4、等⑷根據(jù)實驗得出，隨著燒結(jié)毛細層厚度的增加，LHP的啟動性能變好，因為向補償腔的漏熱減小，補償腔與蒸發(fā)室的溫差增大。當(dāng)補償腔安裝散熱片，補償腔與蒸發(fā)室的溫差和壓差增大，LHP的啟動性能改善。陳懿等⑴重點強調(diào)了LHP蒸發(fā)器制作的重要性，蒸發(fā)器的密封以及蒸發(fā)器的內(nèi)表而與毛細芯的接觸是蒸發(fā)器制作成功的關(guān)鍵。因此，LHP蒸發(fā)器的設(shè)計與密封是十分重要的?？紤]到蒸發(fā)器采用密封圈的密封方式存在可靠性問題，同時密封圈的存在給蒸發(fā)器附加了不必耍的結(jié)構(gòu)。本文改川焊接的方式來密虬不僅不川考慮密封圈使用的溫度限制，而且簡化了蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)，通過實驗研究焊接型蒸發(fā)器
5、系統(tǒng)的運行性能，比較其同密封圈型的不同點。1實驗系統(tǒng)及準(zhǔn)備平板式mLHP系統(tǒng)由蒸發(fā)器、冷凝器、蒸汽管道、液體管道和補償腔五個部分組成，補償腔位于蒸發(fā)器內(nèi)部，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可以看出，采用密封圈的密封方式附加了蒸發(fā)器的底而而積，這加劇了蒸發(fā)器側(cè)壁導(dǎo)熱對補償腔的漏熱，不利于系統(tǒng)的運行。木實驗系統(tǒng)中，蒸發(fā)器采用黃銅材料，使用甲醇(純度99.5%)作為工質(zhì)，冷凝器部分采用套管式冷凝方式。毛細芯采用630FI不銹鋼金屬絲網(wǎng)切割壓緊而組成。熱源采用直徑40mm的紫銅圓柱模擬，熱源外農(nóng)血包裹10mm厚的導(dǎo)熱系數(shù)為O.O^Wm'.K1的納米絕熱基
6、金項H:國家自然科學(xué)基金(No.50906026)[補償膠O蒸發(fā)訃Lr出口戀-'L材料。溫度測量采用T型熱電偶，熱電偶布置點如表1所示。r蒸發(fā)器出口蝕4毛經(jīng)芯毛細芯(a)(b)圖1蒸發(fā)器示意圖(a)焊接型(b)密封圈型為了減小不凝性氣體的不良影響，系統(tǒng)充灌前需耍抽真空。同時，甲醇在常壓卜的沸點為64.6C,為了降低系統(tǒng)的運行溫度，也需要將系統(tǒng)內(nèi)部抽為負壓。對這兩種不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)抽真空，在近似相同的條件下，焊接型的能夠抽到更低的負壓(2.6xlO4Pa)，而密封圈型的為1.7xlO‘Pa,可見，焊接型的系統(tǒng)有更好的密封能力。對系統(tǒng)抽完真空充
7、灌后，系統(tǒng)仍具冇一定的負壓，這是系統(tǒng)能夠在環(huán)境壓力下的飽和溫度64.6°C以卜-運行的原因。表1熱電偶布置熱電偶測點焊接型密封圈型蒸發(fā)器壁面4個測點的平均TelT1蒸發(fā)器出口Tc8T8蒸發(fā)器進口Tc9T9冷凝器進口TellTil冷凝器出口Tcl3T13補償腔壁面Tcl4T14環(huán)境溫度Tcl9T192實驗測試及結(jié)果對于環(huán)路熱管的實驗性能研究，主要是從其啟動和變負荷運行工況進行測試。實驗發(fā)現(xiàn)，啟動、升負荷和降負荷運行溫度有所不同，并且降負荷運行溫度比升負荷的要低，主要是由于這三種情況下系統(tǒng)內(nèi)的氣液分布有所不同。2.1啟動特性環(huán)路熱管的啟動性能
8、是其一個重要的指標(biāo)。研究環(huán)路熱悖的啟動是必不可少的。一個成功的啟動過程通常由3個階段組成：蒸發(fā)器壁面溫度平滑上升，蒸發(fā)器出口處出現(xiàn)溫度的轉(zhuǎn)折，此時有蒸汽產(chǎn)生，但蒸汽量不多，尚未流動起來，主要靠
