径向热管已经在半导体材料生长、标准黑体、温度标定等领域投入使用,并将在其他工业过程装备上可望获得更广泛的应用,如硫酸工业热管省煤器、炼油厂常减压装置减压蒸馏加热炉炉管等。 径向热管根据有无吸液芯,可分为有吸液芯径向热管和无吸液芯径向热管。目前在国内对无吸液芯径向热管还没见到相关的报导。当今社会,要求的是经济、效率,由于制造无吸液芯径向热管避免了布置吸液芯的环节,提高了生产效率,进而增加了整个生产的经济效益。因而,本文对无吸液芯径向热管进行了理论和实验的研究,探讨了其传热模型,分析了传热性能,主要内容如下: (1) 用水平同轴玻璃套管,做为可视化实验的径向热管,在不同的充液量下观察其换热情况,发现径向热管内的下部是水工质沸腾,而在中、顶部无明显现象,在内管外壁面有细小的水珠,推测是蒸汽冷凝而成。在此基础上探讨了无吸液芯径向热管的换热模型,热量由外管壁传递给工质有两个部分:水工质以沸腾的形式,蒸汽以对流的形式。热管内的热量通过蒸汽在内管壁冷凝之后由内管中冷却水带出热管。 (2) 搭建碳钢-水无吸液芯径向热管实验台,首先研究其启动性能,并测得该径向热管的启动温度。在不同的工况下,观察了采集到的管壁温度数据,在径向热管底部数据点,温度较低而且比较一致,而在中顶部数据点温度变化比较明显。这与可视化实验分析的换热模型相一致。根据采集的各种实验数据计算了径向热管总换热量、沸腾换热量、径向热管总换热系数以及总换热热阻,推导出对流换热系数关联式。 (3) 推导了真实流体的控制方程—质量、动量、能量方程。利用Fluent的定义函数模块—UDF导入对流换热关联式,对管壁温度进行了数值计算,计算结果和实验数据进行了比较,发现计算温度值高于实验温度值,而温度梯度小于实验温度梯度,对产生这一误差的原因进行了分析,误差来源主要有两个方面:实验所测数据与实际数据之间的偏差,建立数值计算模型时与真实情况间的偏差。接着,模拟了径向热管内部蒸汽温度与速度分布,理论分析了形成这种分布的机理。