环路热管

摘要： 环路热管(loop heatpipe,简称LHP)是一种利用工质相变进行热量传递的强化传热元件,广泛应用于余热回收、太阳能集热器以及电子器件散热等。而LHP蒸发器内毛细芯对其工作性能具有决定作用,3D打印毛细芯可克服烧结毛细芯孔径分布不均且随机性高的局限性。本文根据LHP蒸发器内气液两相的流动特点,将3D打印毛细芯的上层定义为吸液层,下层定义为蒸发层,并对其上下层孔径的配比进行研究后发现:在本文所研究的工况下,当蒸发层孔径一定时,增大吸液层孔径会使蒸发区内过热度降低;减小吸液层孔径会使蒸发区内出现干烧现象,二者皆会限制LHP的传热性能。此外,当吸液层孔径一定时,增大蒸发层孔径会造成热泄漏,减小蒸发层孔径可强化LHP在高负荷下的传热性能。蒸发层孔径为100μm、吸液层孔径为200μm的复合毛细芯具有更高的传热系数和热负荷。

摘要： 利用环路热管换热技术对光子吸收器进行换热可以提高光子吸收器的换热效率、减小其结构尺寸,而且运行时无振动,是未来高性能加速器中设计光子吸收器的重要技术储备。分析环路热管在光子吸收器上应用时的传热性能,发现目前环路热管的换热能力完全满足光子吸收器的换热需求,但热沉的结构、特别是导热距离需要严格优化。利用航天五院C18型号环路热管,优化设计了一台环路热管式光子吸收器样机,数值模拟其运行时的温度分布,并实验测试了光子吸收器样机的总体换热能力。

摘要： 对主流的几种环路热管吸液芯的研究进展进行了阐述,在当前研究基础之上,从吸液芯的孔隙结构、孔隙率、渗透率等方面出发讨论了Al_(2)O_(3)多孔陶瓷作为环路热管吸液芯的可行性,并对其今后的研究方向进行了展望。

摘要： 设计并制作了一种平板陶瓷毛细芯环路热管,以环保型制冷剂R245fa作为工质,实验研究了其传热性能;在传统热阻网络模型基础上,优化了其计算过程,通过两条路径并行计算储液器温度,并以二者残差作为收敛条件,提高了计算速度。实验与仿真结果表明,进入固定热导区后,冷凝器热阻占系统总热阻的90%左右,当系统刚刚进入固定热导区时,蒸发器热阻最小,此时蒸发器传热性能最佳;仿真结果与实验结果吻合度较高,温度计算误差最大不超过5°C,热阻的相对误差最大为17%,通过模型计算得到工质在流经毛细芯内部时产生的压降占系统总压降的90%,蒸发温度随着毛细芯厚度的增大而减小,随着毛细芯有效热导率的增大呈现先减小后增大的趋势;增加毛细芯厚度有利于减小毛细芯向储液器的漏热,毛细芯有效热导率的增大会显著增加漏热,不利于系统运行。

摘要： 为了解决环路热管的热泄漏问题并提高其最大热流密度,本文提出了将引射器和沸腾池耦合于环路热管结构中。引射器由蒸发器产生的蒸汽驱动,抽吸补偿腔内的热液体以移除热泄漏并为沸腾池供液,而加工了柱状微结构强化表面的沸腾池则是实现高热流密度散热的主要部件。首先实验研究了该环路热管在不同热负荷下的变工况运行特性和稳态运行特性;然后根据运行温度以及主要部件的质量和能量守恒计算了环路热管内部的流速分布并定量评估了引射器对移除热泄漏的贡献;最后比较了本装置与传统环路热管的传热性能。结果表明该环路热管具有良好的变工况运行特性,热负荷变化后能快速建立新的稳态。适当增加蒸发器的热负荷有利于提高沸腾池的传热极限。当蒸发器热负荷为200 W时,沸腾池的极限热负荷为550 W,对应的热流密度高达114 W·cm^(-2),高于大多数传统环路热管。此外,得益于热泄漏的及时移除,本环路热管能在热泄漏占比高达28%时稳定运行。这些结果表明该环路热管有望运用于高热流密度和多热源系统的散热。

摘要： 面向大功率、远距离复杂空间布局和相对移动等散热问题,设计制作了一种高性能柔性环路热管。以氨为工质,采用聚四氟乙烯(PTFE)材料作为毛细芯,在气液传输管线中耦合了不锈钢编织内衬平滑型PTFE金属软管。以薄膜加热器作为模拟热源,冷却循环水作为冷源,实验测试和评估了热管的传热性能,主要包括启动、加热功率增量测试、热阻和传热量。结果表明,样机具有良好的启动特性和传热性能,对功率的切换响应迅速平稳。能够在超过3.97m有效传输距离下实现最大传热量大于700W,系统热阻小于0.01K/W,工作温度小于35°C。为了更好地评估环路热管(loop heat pipe, LHP)设计的合理性,对稳态运行时环路各部件流动压降进行了计算比较。分析发现气体管线管径是主要影响因素,软管的应用不会显著增加系统流动阻力,相对于其提供的柔性是占优的。

摘要： 采用二维有限元模型,研究了环路热管融雪路面的传热特性。结果表明,热量由环路热管不断向路面不同位置传递,直至达到平衡,形成稳定的温度梯度。传热效果受到环路热管间距、管径和环境温度的影响。热管管径应在条件允许下,尽量采用较大值;布设间距应与热管管径相匹配,以达到最佳传热效果;环境温度影响最终平衡时间和路表温度高低。有限元模拟结果与实验室测试结果具有非常好的相关性。

摘要： 双储液器环路热管(Dual Compensation Chamber Loop Heat Pipe,简称DCCLHP)是一种高效的相变换热设备。通过实验,研究了重力场与加速度场中双储液器环路热管运行性能。结果表明,重力场中环路热管在不同加热功率下均可成功启动,但在较小加热功率时很难达到稳定。在实验布置方式下,3g加速度可以促进环路热管运行至稳态,随着加热功率的增大,工作温度呈现“V”型走势。

摘要： 基于分布参数模型建立了微通道平行流环路热管的稳态传热模型,并通过实验验证模型可行性,最大相对误差为10.5%。模拟研究分析了充液率、蒸发器和冷凝器高度差等因素对环路热管传热性能的影响。结果表明:环路热管的最佳充液率为80%~105.4%,换热量为1.27~1.36 kW;蒸发器和冷凝器的高度差从0.4 m增至1.0 m时,换热量约提升8.7%。同时,模型能够预测蒸发器流量分配的不均匀性及扁管内部的两相状态,使模拟结果更加精确,对微通道平行流环路热管的结构设计具有一定的参考价值。

摘要： 在环路热管系统工作中,存在因补偿腔温度过高而造成的蒸发器烧干现象.在常规环路热管系统中设计了补偿腔支路,以带走热源向补偿腔传递的径向热量,并对设计的环路热管系统进行实验测试,分析补偿腔支路对环路热管传热特性的影响.实验结果表明:补偿腔支路开启后,在热流密度14 W/cm2时,系统稳定启动所需时间从4 min减少到3 min,表明系统稳定启动所需时间减小,有利于快速启动;在热流密度18 W/cm2下,对应的壁面温度从88.2°C降至85.4°C,系统热阻从0.56 K/W减小到了0.49 K/W,表明系统所能承受的最大热流密度更大,系统热阻也更低,因此系统的传热性能更好.

摘要： 气泵驱动环路热管换热机组在过渡季节以及冬季用于通讯基站散热,相对于蒸汽压缩式制冷系统具有节能的特点.该泵驱动环路热管换热机组的运行性能与室外温度、蒸发器与冷凝器相对位置、制冷剂的充注量以及制冷剂的种类有关,通过实验得出各种因素对于机组换热量的影响,并且机组能够长期稳定运行并用于冬季及过渡季节机房散热,具有很好的节能效果,实验样机在室内外温差30°C时,EER达到7.705,由于样机中气泵为临时替代物,如果通过实验数据并结合理论计算得到在在室内外温差30°C时,EER高达15.606,具有很大的节能潜力.

摘要： 环路热管作为一种高效灵活的热传输装置,在实际热管理工程应用中受到越来越多的重视.本文首次设计、制作并测试了一款带有独特结构的并联双冷凝器的环路热管.根据实验过程中两侧冷凝器的运行情况将环路热管的运行总结为三种典型状态,分别为:单侧冷凝器运行;两侧冷凝器周期性交替运行;两侧冷凝器同时均匀运行.本文的理论探索主要是借鉴经典单冷凝器的热力学分析方法,针对实验现象分别研究了三种典型状态下环路热管内部的动力平衡特点.研究认为,三种典型状态的发生是受两侧冷凝器内液态工质液柱静压和气态工质流动压力的影响下相互平衡的结果.本文提出使用两侧冷凝器内流动工质的质量差Δm.,来定性分析典型的三种状态,并分析了相应状态下的表达式.本文的理论探索为深入研究环路热管的运行机理及实际应用提供了一个崭新的思路.

摘要： 本文对对阿尔法磁谱仪(AMS-02)低温冷却器环路热管的启动特性进行了数值模拟研究.结果表明热负荷高利于环路热管的启动.某些的结构或者装配的差别产生的接触热阻造成两侧并联的环路热管热量分配不均,从而低负荷时导致一侧环路热管无法启动.主副毛细芯的结构有利于建立热管启动的过热度.

摘要： 按照环路热管的运行动力将环路热管分为毛细环路热管、脉动环路热管和重力环路热管,分别介绍各类环路热管在诸多实验研究中的运行特点及其应用,为环路热管的性能优化及扩大应用范围提供更多了实践依据.然后介绍目前环路热管在实验过程中遇到的问题,包括启动状态及其运行过程中温度波动现象,为环路热管的正常运行提供参考依据.最后介绍多蒸发器环路热管、双储液器环路热管、双通道平板型环路热管等各类新型环路热管,表明环路热管技术以及环路热管的性能优化和完善在不断地发展,应用范围不断扩大.

摘要： 本文针对三维坐标系下,环路热管散热器的流动和传热特性进行数值模拟。分析了四个主要影响因素:翅片间距、翅片厚度、排间距和管排布对平均换热系数、流动摩擦系数、热阻和散热器内最高温度的影响。管排布分别为4-3叉排和3-2叉排,翅片间距分别为3mm、4mm、5mm,翅片厚度分别为0.8mm、1mm、1.2mm,排间距分别为20mm、24mm、28mm.计算结果表明:随着翅片厚度的增加,摩擦系数减小,换热能力增强,热阻有所上升;随着翅片间距的增大,摩擦系数基本为增加趋势,换热能力增强,热阻上升;当从4-4叉排变为3-2叉排时,摩擦系数减小,换热能力增强,热阻上升。

摘要： 泵辅助毛细相变回路用于解决传统环路热管运行温度波动和传输距离有限等问题.本文通过介绍泵辅助毛细相变回路的系统组成及工作原理,采用Matlab/Simulink对系统运行特性进行仿真,得出不同工况条件下系统运行的仿真结果.结果表明,热负荷、冷媒温度和液体循环流量均对系统运行特性有显著的影响.

摘要： 为解决环路热管运行温度波动和传输距离有限的问题,设计一套泵辅助毛细相变回路.实验测试表明,在设计传输距离为2m,测试热负荷10W～140W,对应热流密度1W/cm2～13.8W/cm2时,系统运行平稳,未出现温度波动.根据蒸发器出口蒸气是否过热,将系统运行特性曲线划分为两个区间,在蒸气过热段,加热面温升较快.蒸发器受热面等温性较好,在实验热负荷范围,加热面测点间最大温差小于1.5°C.随热负荷的增大,蒸发器热阻呈先减小后增大的变化趋势.

摘要： 蒸发弯月面微观区的蒸发换热在整个弯月面蒸发换热中(特别是高热流密度下)占有很大的比例,而这一区域的影响在Cotter理论毛细极限研究中被忽略.本文将结合蒸发弯月面宏观区和微观区研究其传热传质,并着重讨论其传输特性对LHP系统毛细极限的影响.由于考虑微观区蒸发特性的毛细极限模型可以更好地反映高热流密度下弯月面接触角和有效半径变化,因而可以更精确计算系统的传输极限.本文的研究对LHP系统毛细极限的确定有很好的指导意义.

摘要： 环路热管作为新型的热控技术,国内经过多年的研究,在长寿命,高可靠性环路热管研究方面取得重要进展,具备了飞行使用条件。为验证真空环境下环路热管的热性能,对环路热管在真空环境下启动,运行性能进行了测试。本文针对真空环境下环路热管与半导体致冷器的耦合使用热性能试验过程及结果进行描述,同时对实验结果进行分析。

摘要： 本文采用基于格子Boltzmann方法的四参数随机生成方法生成不同孔隙率的多孔结构,并根据不同的比例选择两种孔隙率的多孔进行复合,得到复合多孔结构.采用双分布函数的格子Boltzmann模型对复合结构多孔内的流动和传热进行模拟,观测内部微细结构对流动和传热的影响,同时能够得到多孔内部达到相变温度的具体位置,为复合结构的优化配比选择提供依据.

摘要： 一种环路热管，包括：使工作流体蒸发的蒸发器；使所述工作流体冷凝的冷凝器；连接所述蒸发器和所述冷凝器的液体管；连接所述蒸发器和所述冷凝器以与所述液体管形成环路的蒸汽管；以及设置在所述液体管中，并且包括第一金属层的多孔体，所述第一金属层包括从所述第一金属层的一个表面凹入的第一有底孔，以及从所述第一金属层的另一个表面凹入的第二有底孔，所述另一个表面位于所述一个表面的相反侧，所述第一有底孔与所述第二有底孔彼此部分地连通以形成孔隙。

摘要： 本发明涉及带有毛细结构管束的热交换设备技术领域，提供的环路热管用蒸发器及环路热管系统包括导热外壳、容液内壳、连接支架和毛细芯；容液内壳置于导热外壳的内腔中，连接支架支承于导热外壳与容液内壳之间，导热外壳与容液内壳间隔布置；毛细芯及容液内壳围成集液腔；导热外壳的内表面、容液内壳的外表面及毛细芯的背离集液腔的侧面围成蒸汽腔；导热外壳上设有第一液流入口和蒸汽出口，容液内壳上设有第二液流入口。本发明的导热外壳与外界有更大的接触面积，有利于实现对环路热管用蒸发器周围的快速散热，此外也避免容液内壳及集液腔过多地吸收热量，避免造成热泄漏现象，避免蒸汽腔被烧干，保证环路热管用蒸发器的散热性能稳定。

摘要： 本发明涉及一种换热热管技术领域，尤其涉及一种环路热管及应用环路热管的热管理系统。本发明的改进了环路热管的结构，环路热管的结构简单，换热效果快速优秀，制造成本低廉，适于环路热管的大规模应用，环形管路的冷凝端与蒸发端形成压力差，在压力差的作用下，实现在水平或逆重力的环境中换热。并且，采用环路热管的热管理系统，热管理系统在水平或逆重力的环境中，热管理系统也可正常工作，热管理系统耗能低，噪音小，延长电池的使用寿命。

摘要： 本发明涉及散热装置技术领域，尤其涉及一种降低环路热管传热温差的方法，在蒸发器的第一蒸汽腔与补偿器之间设置第二蒸汽腔，并将第一蒸汽腔与第二蒸汽腔之间、第二蒸汽腔与补偿器之间均通过毛细结构隔离开，第一蒸汽腔连通汽体管线，第二蒸汽腔通过辅助管线连通液体管线。还涉及一种降低环路热管传热温差的组件及包括该组件的环路热管，该组件包括蒸发器和补偿器，蒸发器的毛细结构与壳体之间形成用于连通汽体管线的第一蒸汽腔和用于连通辅助管线的第二蒸汽腔，辅助管线用于连通液体管线，第二蒸汽腔位于第一蒸汽腔与补偿器之间，第一蒸汽腔与第二蒸汽腔之间、第二蒸汽腔与补偿器之间均通过毛细结构隔离开。能够显著降低漏入补偿器的热量。

摘要： 本发明公开了一种复合热沉的环路热管蒸发器及环路热管系统，包括蒸发器外壳、储液腔、集气室、吸液芯和热沉；所述蒸发器外壳呈平板式空腔结构，其内部填充有工质，且左右侧壁上分别设置有蒸发器进液口和蒸发器出气口，底部外壁面与所述热沉贴合；所述热沉为薄片状结构；所述吸液芯为一个整体，加工有若干数量的蒸汽槽道；蒸发器外壳内部有所述储液腔和所述集气室，且储液腔与蒸发器进液口连通，集气室与蒸发器出气口连通。本发明的优势在于利用平板型环路热管的高效热传输能力，并充分发挥热沉的高导热性能，能够显著降低局部热点温度，解决了现有散热方案难以消除电子元件热点的问题，适合于存在局部热点的高热流密度器件散热的应用场合。

摘要： 本发明涉及带有毛细结构管束的热交换设备技术领域，提供的环路热管用蒸发器及环路热管系统包括导热外壳、容液内壳、连接支架和毛细芯；容液内壳置于导热外壳的内腔中，连接支架支承于导热外壳与容液内壳之间，导热外壳与容液内壳间隔布置；毛细芯及容液内壳围成集液腔；导热外壳的内表面、容液内壳的外表面及毛细芯的背离集液腔的侧面围成蒸汽腔；导热外壳上设有第一液流入口和蒸汽出口，容液内壳上设有第二液流入口。本发明的导热外壳与外界有更大的接触面积，有利于实现对环路热管用蒸发器周围的快速散热，此外也避免容液内壳及集液腔过多地吸收热量，避免造成热泄漏现象，避免蒸汽腔被烧干，保证环路热管用蒸发器的散热性能稳定。

摘要： 本实用新型涉及一种换热热管技术领域，尤其涉及一种环路热管及应用环路热管的热管理系统。本实用新型的改进了环路热管的结构，环路热管的结构简单，换热效果快速优秀，制造成本低廉，适于环路热管的大规模应用，环形管路的冷凝端与蒸发端形成压力差，在压力差的作用下，实现在水平或逆重力的环境中换热。并且，采用环路热管的热管理系统，热管理系统在水平或逆重力的环境中，热管理系统也可正常工作，热管理系统耗能低，噪音小，延长电池的使用寿命。

摘要： 本实用新型涉及散热装置技术领域，尤其涉及一种降低环路热管传热温差的组件及包括该组件的环路热管，该组件包括蒸发器和补偿器，蒸发器包括壳体和毛细结构，毛细结构与壳体之间形成用于连通汽体管线的第一蒸汽腔和用于连通辅助管线的第二蒸汽腔，辅助管线用于连通液体管线，第二蒸汽腔位于第一蒸汽腔与补偿器之间，第一蒸汽腔与第二蒸汽腔之间、第二蒸汽腔与补偿器之间均通过毛细结构隔离开。通过增设第二蒸汽腔和辅助管线，使蒸发器向补偿器的漏热引起部分工质在第二蒸汽腔内汽化，汽化后的工质进入辅助管线并最终经液体管线返回到补偿器，完成循环，汽化吸收了漏热的绝大部分，能够显著降低漏入补偿器的热量，降低环路热管的传热温差。

摘要： 本实用新型公开一种环路热管耦合器及具有环路热管耦合器的空调地暖装置，涉及空调技术领域，环路热管耦合器，包括第一耦合器体、第二耦合器体和耦合器体连接件，第一耦合器体与耦合器体连接件连接形成环路热管蒸发器通道，第二耦合器体与耦合器体连接件连接形成空调铜管通道。具有环路热管耦合器的空调地暖装置，包括空调内机、空调外机、空调铜管、环路热管和环路热管耦合器，环路热管上的蒸发器通过环路热管耦合器与空调铜管耦合连接。本实用新型将空调的空调铜管与环路热管的蒸发器耦合连接，使空调铜管与蒸发器进行热量交换，比传统空调用空调内机吹风的热效率高，且用环路热管进行升温或降温使得室内温度分布和变化均匀。

摘要： 本实用新型公开了一种复合热沉的环路热管蒸发器及环路热管系统，包括蒸发器外壳、储液腔、集气室、吸液芯和热沉；所述蒸发器外壳呈平板式空腔结构，其内部填充有工质，且左右侧壁上分别设置有蒸发器进液口和蒸发器出气口，底部外壁面与所述热沉贴合；所述热沉为薄片状结构；所述吸液芯为一个整体，加工有若干数量的蒸汽槽道；蒸发器外壳内部有所述储液腔和所述集气室，且储液腔与蒸发器进液口连通，集气室与蒸发器出气口连通。本实用新型的优势在于利用平板型环路热管的高效热传输能力，并充分发挥热沉的高导热性能，能够显著降低局部热点温度，解决了现有散热方案难以消除电子元件热点的问题，适合于存在局部热点的高热流密度器件散热的应用场合。