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单回路振荡热管传热性能实验分析

作　者: 闫美辰
导　师: 李惟毅
学　校: 天津大学
专　业: 热能工程
关键词: 单回路振荡热管 传热性能 可视化实验 充液率 倾角 有效导热系数
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


振荡热管的传热和运行机理相当复杂,近二十年来,很多人在振荡热管的实验研究中做出了重大的努力,然而一些问题仍未取得进展。本文以单回路振荡热管(CLPHP)为研究对象,搭建可视化实验台,观察振荡热管启动和稳定运行时的特征和管内的主要现象;并针对充液率、工质、倾斜角度对CLPHP传热性能的影响做进一步的研究。文中CLPHP的传热性能主要通过传热量、有效导热系数和热阻来评价,其中,有效导热系数和热阻通过CLPHP蒸发段、冷凝段温差、传热量等参数计算得出。在充液率对CLPHP传热性能的影响的研究中,以蒸馏水、酒精、0.7%纳米流体为工质,分别对其在40%、57%和70%充液率下进行研究。研究表明,纯工质(蒸馏水、酒精)条件下,CLPHP的传热性能受充液率的影响较明显,充液率57%附近为最佳充液率。0.7%纳米流体工质,充液率对CLPHP传热性能的影响不如工质本身对热管性能的影响,各充液率下的传热性能指标有一个最佳值,高温工况下部分纳米颗粒沉淀,各充液率下的传热效果均有所变差。在工质对CLPHP传热性能的影响的研究中,分别以蒸馏水、0.2%、0.7%和1.5%纳米流体为工质进行研究。研究表明,在较低充液率下,纳米颗粒的添加强化了基流体的传热性能,各浓度纳米流体CLPHP的整体运行特性均优于蒸馏水CLPHP。在较高充液率下,纳米颗粒的添加不一定强化基流体的传热性能,纳米流体CLPHP的启动运行情况较差,且0.2%纳米流体CLPHP的整体运行特性不如蒸馏水CLPHP好。在倾斜角度对CLPHP传热性能的影响的研究中,将稳定运行状况下的CLPHP的倾斜角度从竖直方向向水平方向分别调整30°,45°,60°。研究表明,CLPHP在垂直底加热模式下运行状况最好,只要存在倾斜角度,传热量和有效导热系数都有所降低。处于45°时热管传热工况相对较好,倾角增加至60°后,传热效果明显恶化,若按此趋势推断,处于水平方向时热管的工作情况会更差甚至难以运行。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 本课题的研究背景  8
  1.2 振荡热管技术概述  8-13
    1.2.1 振荡热管技术简介  8-9
    1.2.2 振荡热管的运行原理  9-11
    1.2.3 振荡热管性能的影响参数  11
    1.2.4 振荡热管的应用前景  11-13
  1.3 振荡热管的研究现状  13-17
    1.3.1 实验研究现状  13-15
    1.3.2 理论研究现状  15-17
  1.4 本论文研究的主要内容  17-18
第二章 实验装置简介  18-23
  2.1 实验装置  18-21
    2.1.1 振荡热管可视化实验台  18-20
    2.1.2 可视化振荡热管实验件  20-21
  2.2 实验步骤  21
  2.3 数据处理  21-22
  2.4 实验研究方向  22-23
第三章 充液率对CLPHP传热性能影响的研究  23-43
  3.1 以水为工质的CLPHP在不同充液率下的实验研究  23-29
    3.1.1 实验现象描述  23-27
    3.1.2 实验结果及讨论  27-29
  3.2 以酒精为工质的CLPHP在不同充液率下的实验研究  29-35
    3.2.1 实验现象描述  29-33
    3.2.2 实验结果及讨论  33-35
  3.3 以0.7%纳米流体为工质的CLPHP在不同充液率下的实验研究  35-41
    3.3.1 实验现象描述  36-39
    3.3.2 实验结果及讨论  39-41
  3.4 本章小结  41-43
第四章 工质对CLPHP传热性能影响的研究  43-57
  4.1 40%充液率下不同工质对CLPHP传热性能影响的实验研究  43-49
    4.1.1 实验现象描述  43-47
    4.1.2 实验结果及讨论  47-49
  4.2 57%充液率下不同工质对CLPHP传热性能影响的实验研究  49-56
    4.2.1 实验现象描述  49-53
    4.2.2 实验结果及讨论  53-56
  4.3 本章小结  56-57
第五章倾斜角度对CLPHP传热性能影响的研究  57-61
  5.1 实验现象描述  57-58
  5.2 实验结果及讨论  58-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章结论与展望  61-64
  6.1 总结  61-62
  6.2 展望  62-64
参考文献  64-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 热力工程理论 > 传热学
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