高温热管传热涉及到导热、导热、相变与相变与两相流动等几个紧密耦合的传热质过程两相流动等几个紧密耦合的传热质过程两相流动等几个紧密耦合的传热质过程两相流动等几个紧密耦合的传热质过程两相流动等几个紧密耦合的传热质过程两相流动等几个紧密耦合的传热质过程两相流动等几个紧密耦合的传热质过程两相流动等几个紧密耦合的传热质过程两相流动等几个紧密耦合的传热质过程两相流动等几个紧密耦合的传热质过程两相流动等几个紧密耦合的传热质过程,对高温热管传的影响因素开展实验研究,可以为热管传过程关键现象与机制的认识与研究奠定基础,同时为,同时为高温热管理论模型开发提供有效的验证数据。为此,本课题开发了高温热管前期设计程序,研制了热管实验本体,搭建了高温热管传热性能实验平台以实现换热能力连续可调,制定了完善的研究方案,针对高温热管启动与传热特性开展了综合研究。
本课题实验研究内容涵盖了高温热管冷冻启动、稳态运行瞬变化以及传热冷冻启动、稳态运行瞬变化以及传热冷冻启动、稳态运行瞬变化以及传热极限实验。通过分析热管温度轴向分布特性与变化趋势,探讨了加热功率、工作倾、工作倾角、冷却能力多种因素对热管传热的影响规律与作用机制。实验结果表明,加热功率增大可以促进蒸汽产生与推进,加快热管启动,使内部气液相变循环速率和冷凝段温度提升,增强热管传能力。但功率过大时功率过大时热管蒸发段底部回流量不足造成过热,甚至发生局部干涸导致管工作失效热,甚至发生局部干涸导致管工作失效。工作倾角增大有助于液体回流,但也工作倾角增大有助于液体回流,但也工作倾角增大有助于液体回流,但也加剧了液膜不稳定性及底部体聚集,导致液膜不稳定性及底部体聚集,导致传热发生不规律变化。水平倾角下传热阻最小,正倾角范围内启动,在一定加热功率下底部液池区会发正倾角范围内启动,在一定加热功率下底部液池区会发正倾角范围内启动,在一定加热功率下底部液池区会发生间歇沸腾,造成生间歇沸腾,造成显著的温度波动,随着功率与倾角的增大,波动周期缩短随着功率与倾角的增大,波动周期缩短随着功率与倾角的增大,波动周期缩短、幅度减弱甚至波动消失。随着冷凝段长度增加、换热系数大,管随着冷凝段长度增加、换热系数大,管随着冷凝段长度增加、换热系数大,管冷却能力提升冷却能力提升,有助于改善热管传能力,且热管临界启动功率与冷凝段长度基本成线性关系;启动过程中热阱过冷、冷却过强可能会造成热管无法完全启动甚至失败,且热管在低温下运行受到声速极限的制约。本课题实验结果对高温热管运行方式与未来优化设计提供了数据支撑。
基于热阻网络与平面前锋模型,构建了二维瞬态热阻网络模型二维瞬态热阻网络模型,采用,采用C++C++C++语言编写了热管热阻网络瞬态分析程序HPNTACHPNTACHPNTAC,实现了高温热管运行瞬态模拟计算,将计算结果与实验数据进行了对比,启动瞬态过程计算偏差小于15.65.6%,稳态工况计算偏差小于2.32.3%,验证了模型的合理性,且计算速度较快,且计算速度较快。采用HPNTACHPNTACHPNTAC计算得到了不同结构钠热管在工况条件下的运行瞬态特性,计算结果与实验得到的规律基本一致,对于实验未涉及的结构与工况参数规律基本一致,对于实验未涉及的结构与工况参数进行了拓展计算,分参数影响高温热管启动与传的规律。
本课题通过制造高温钠热管实验体,搭建高温热管传性能实验平台,开发高温热管传性能实验平台,开发编写高温热管瞬态计算程序HPNTACHPNTACHPNTAC,获取了不同结构、工作倾角,获取了不同结构、工作倾角,获取了不同结构、工作倾角,获取了不同结构、工作倾角、加热功率与冷却能力下高温热管冷冻启动、稳态运行高温热管冷冻启动、稳态运行与瞬态变化的实验数据与计算结果,探索了参数影响高温热管传特性的规律和机制参数影响高温热管传特性的规律和机制参数影响高温热管传特性的规律和机制参数影响高温热管传特性的规律和机制参数影响高温热管传特性的规律和机制参数影响高温热管传特性的规律和机制参数影响高温热管传特性的规律和机制参数影响高温热管传特性的规律和机制参数影响高温热管传特性的规律和机制参数影响高温热管传特性的规律和机制参数影响高温热管传特性的规律和机制,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,总结归纳了热管成熟可靠的运行方式,为高温热管优化设计以及高温热管后续相关课题研究和工程应用奠定了基础