论文部分内容阅读
随着航天技术的发展,具有高热流密度、分散热源特征的散热场合对环路热管(loop heat pipe,LHP)的使用提出了挑战。基于LHP技术发展出的具有更高传热极限特征的多蒸发器环路热管(Multiple Evaporator Loop Heat Pipe,ME-LHP)技术,在航天、电子、核工业等高精尖技术的散热领域展现出广阔的应用前景。本文以ME-LHP的典型结构--双蒸发器环路热管(Dual Evaporator Loop Heat Pipe,DE-LHP)为研究对象。阐述了DE-LHP的工作原理和热力学特征,对ME-LHP的关键设计技术和传热特性研究现状进行了综述。设计了带有偏心分离式蒸发器-补偿室配合结构的DE-LHP,并在蒸发器内部设计了旋转固定装置,然后计算了DE-LHP的理论最小补偿室容积、理论最佳充液率。根据DE-LHP设计方案,制作、搭建了DE-LHP实验系统。进行了不同工况下的启动实验,研究了气-液分布、蒸发器相互作用、毛细芯体密封结构对DE-LHP系统启动性能的影响。进行了变工况运行实验,分析了DE-LHP单、双蒸发器运行条件下系统热阻、传热极限的差异,对出现的温度波动现象进行解释,并计算了DE-LHP热泄漏,最后研究了DE-LHP系统补偿室控温变化规律。研究结果表明:(1)DE-LHP系统5W/5W热负荷启动,在蒸气槽道存在蒸气、蒸发器核心充满液体条件下具有最优的启动性能。(2)蒸气槽道、蒸发器核心充满液体条件下,双蒸发器等热负荷启动,观测到两种启动模式(startup mode)。mode 1:后启动蒸发器启动前蒸气流入其中,先启动蒸发器有助于后启动蒸发器的启动。mode 2:后启动蒸发器启动前蒸气未流入其中,先启动蒸发器妨碍了后启动蒸发器的启动。相比mode2,mode1双蒸发器启动时差更小。(3)相比DE-LHP系统单蒸发器运行“可变热导”范围5W-25W,DE-LHP系统双蒸发器运行“可变热导”范围3W/3W-35W/35W更大;系统传热极限范围内,随热负荷增加,DE-LHP系统双蒸发器运行温度逐渐小于单蒸发器运行温度;DE-LHP系统双蒸发器运行传热极限80W大于单蒸发器运行传热极限35W。