閉合環(huán)路脈動熱管穩(wěn)定運行傳熱機理的理論研究.pdf

1、脈動熱管自20世紀90年代提出以來，就因其結構簡單、成本低、效率高等特點，被認為是解決微小空間、高熱流密度散熱的最有潛力的新型高效傳熱元件之一。本文建立了彎月區(qū)蒸發(fā)薄液膜模型和閉合環(huán)路脈動熱管穩(wěn)定運行的數(shù)值模型。研究了脈動熱管內每個汽泡周圍的薄液膜的傳熱、傳質過程和汽、液塞在穩(wěn)定運行時的流動特性和傳熱特性。
　　在彎月區(qū)蒸發(fā)薄液膜模型中蒸發(fā)薄液膜的流動采用直角坐標系中二維Navier-Stokes方程，得到了液膜厚度的二階微分方程

2、，進而采用四階Runge-Kutta方法計算。再根據(jù)質量、能量守恒，建立傳質與傳熱之間的聯(lián)系，研究了薄液膜傳熱熱阻以及管徑和過熱度對薄液膜傳熱、傳質的影響。結果表明：薄液膜厚度極薄（μm數(shù)量級）的情況下，汽液界面熱阻起主要作用；在厚度大于0.1mm時，導熱熱阻所占的比例0.9以上其主要作用。在Tv=323.15K，d=2mm下，增加管壁與蒸汽的溫差使得蒸發(fā)薄液膜區(qū)與本征彎月面區(qū)的分界線前移，使得蒸發(fā)薄液膜區(qū)減小。但蒸發(fā)薄液膜區(qū)的最大熱流

3、密度以及該區(qū)的傳熱、傳質系數(shù)都會增加；而在Tv=323.15K，△T=5K時，增大管徑會使得液膜的厚度和長度都有所增加，使得阻礙液膜蒸發(fā)的汽液相壓差降低。同樣會使蒸發(fā)薄液膜區(qū)的最大熱流密度以及傳熱、傳質系數(shù)的增加。
　　結合現(xiàn)有的實驗研究現(xiàn)象和理論研究成果，建立閉合脈動熱管穩(wěn)定運行的數(shù)學、物理模型。在該模型中對汽、液塞不同管段處進行受力和受熱分析，建立了質量、動量、能量守恒方程，并考慮了新汽泡產生、舊汽泡的破滅。采用一階顯示差分法