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泵辅助环路热管是一种新型的主动与被动结合的相变散热装置,它解决了传统平板式环路热管因毛细抽力有限而引起的传热距离短、传热极限低、温度波动和启动失败等问题,在高热流电子器件散热和航天器热控领域有着很大的应用潜力。为了进一步提高其传热性能、拓展其适用范围,本文在前人的研究基础上探索了新型工质和新型微泵在泵辅助环路热管中的传热表现,检验了其同时对多个热源散热的可行性和运行规律。
作为泵辅助环路热管的重要动力源,微泵的工作能力是影响回路性能的关键因素。为了减轻系统重量、增大工质循环流量,研究中首先选用了自主研制的离心微泵;同时为了避免高转速下液体工质空化而损伤叶片,高压工质纯氨被用来传输热量,其沸点低、饱和曲线斜率大等热物性也使其在热管中表现优良。接下来制作了一个氨-不锈钢-离心泵回路,搭建了传热实验平台,测试结果证明了该回路始终工作于效率更高的薄液膜蒸发换热模式,没有温度波动、温度过冲、温度迟滞等现象发生,蒸发器能够根据工况变化及时自动调节状态,在传热距离超过2m、热源温度不超过80℃的情况下,回路能够传输的最大热流密度达到36.35W/cm2。
另一方面,为了验证泵辅助环路热管在面对多热源分布式散热场景时的有效性,研究制作了一个甲醇-不锈钢-齿轮泵双蒸发器并联回路,重点考察了其在不同热负荷分配情况下的启动和变负荷运行能力,揭示了两个蒸发器之间的相互作用效果和规律。实验表明蒸发器存在单相对流和稳定蒸发两种换热方式,两个蒸发器内的工质蒸发温度由于压力的传递而始终保持相等,一个蒸发器的换热效率会受到另一个蒸发器热负荷的影响,温度过冲是甲醇双蒸发器系统时常出现的固有现象,蒸发器传热失效总是表现在蒸汽持续过热并且停止流动。
本文以理论分析和实验研究的方式对泵辅助环路热管进行了多方面的探索,了解了氨系统和双蒸发器系统的运行特性,对这种新型装置的性能改善和应用拓展具有一定的指导意义。
作为泵辅助环路热管的重要动力源,微泵的工作能力是影响回路性能的关键因素。为了减轻系统重量、增大工质循环流量,研究中首先选用了自主研制的离心微泵;同时为了避免高转速下液体工质空化而损伤叶片,高压工质纯氨被用来传输热量,其沸点低、饱和曲线斜率大等热物性也使其在热管中表现优良。接下来制作了一个氨-不锈钢-离心泵回路,搭建了传热实验平台,测试结果证明了该回路始终工作于效率更高的薄液膜蒸发换热模式,没有温度波动、温度过冲、温度迟滞等现象发生,蒸发器能够根据工况变化及时自动调节状态,在传热距离超过2m、热源温度不超过80℃的情况下,回路能够传输的最大热流密度达到36.35W/cm2。
另一方面,为了验证泵辅助环路热管在面对多热源分布式散热场景时的有效性,研究制作了一个甲醇-不锈钢-齿轮泵双蒸发器并联回路,重点考察了其在不同热负荷分配情况下的启动和变负荷运行能力,揭示了两个蒸发器之间的相互作用效果和规律。实验表明蒸发器存在单相对流和稳定蒸发两种换热方式,两个蒸发器内的工质蒸发温度由于压力的传递而始终保持相等,一个蒸发器的换热效率会受到另一个蒸发器热负荷的影响,温度过冲是甲醇双蒸发器系统时常出现的固有现象,蒸发器传热失效总是表现在蒸汽持续过热并且停止流动。
本文以理论分析和实验研究的方式对泵辅助环路热管进行了多方面的探索,了解了氨系统和双蒸发器系统的运行特性,对这种新型装置的性能改善和应用拓展具有一定的指导意义。