纳米流体和自湿润流体振荡热管的传热特性

摘要

随着人类对设备便携度和集成化的要求越来越高，各种产品、设备超温的现象频繁发生，影响了人们正常的生产和生活。振荡热管能够有效改善设备散热问题，尤其振荡热管结构紧凑、易弯折、传热特性好等优点使其能适应高热流密度散热，因此迫切需要更多的实验和理论研究。本文搭建了不锈钢振荡热管传热性能试验台，研究蒸馏水、氧化铝-水纳米流体和戊醇水溶液自湿润流体振荡热管的传热性能。通过改变倾角(0°、45°、60°、90°)，加热功率40W～120W及纳米流体和自湿润流体的质量分数，对比振荡热管的温度振荡特性、启动特性和传热特性。具体结论如下:
　　1、以水和戊醇溶液为工质时，振荡热管在水平方向上很难启动。其他倾角下，较低功率时，振荡热管的温度振荡频率较慢，随功率增加，振荡加快;加热功率到一定功率值，继续增加，振荡频率的变化变得不明显。
　　2、振荡热管的启动特性同时受倾角、功率、工质等多种因素影响，一般情况下启动时间随加热功率增加而逐渐缩短，各工质的最佳启动角不同。较高功率时，倾角作用减弱，基本上只受加热功率的影响。
　　3、振荡热管的传热热阻主要受加热功率的影响，大多数情况下，与加热功率成负相关关系。存在一个临界角度，低于临界角的热管传热热阻在较小功率时受到由于倾角而产生的重力的作用，而超过临界角，传热热阻则不受倾角的限制，只与加热功率有关。同理，也存在一个较大的极限功率值，使极限功率后的传热热阻不受倾角的作用。
　　4、以氧化铝-水纳米流体为工质时，振荡热管在水平方向能启动并稳定运行。其他倾角下的振荡温度变化规律与蒸馏水的十分相似，而工作温度略有增加。纳米流体能够改善60W以上加热功率下的启动特性，表现为使启动时间缩短。此外，适当质量分数的纳米流体不仅能改善振荡热管的启动特性，还能降低其传热热阻，增加传热功率。本实验的最佳质量分数为3.0％。
　　5、戊醇溶液振荡热管的工作温度要高于蒸馏水和纳米流体为工质时，这是由于戊醇溶液的沸点、比热容较高。戊醇溶液振荡热管在水平方向亦不能启动，但适当质量分数的戊醇溶液能够减小振荡热管的传热热阻。本实验中，0.3％和0.5％戊醇溶液的效果较好。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景

1．2 振荡热管的简介及研究现状

1．2．1 振荡热管的工作原理

1．2．2 振荡热管的发展现状

1．3 研究内容

第2章 振荡热管传热特性实验装置及步骤

2．1 振荡热管实验装置

2．1．1 振荡热管参数

2．1．2 抽真空充液系统

2．1．3 加热及冷却系统

2．1．4 温度数据测量系统

2．2 实验步骤

2．2．1 配置溶液

2．2．2 振荡热管热性能测试

2．3 实验数据处理

第3章 水为工质的振荡热管传热特性

3．1 水为工质的振荡热管的温度特性

3．2 水为工质的振荡热管的启动特性

3．3 水为工质的振荡热管的传热特性

3．4 本章小结

第4章 Al2O3-H2O纳米流体振荡热管的传热特性

4．1 1．0 ％的Al2O3-H2O纳米流体振荡热管的温度特性

4．2 1．0 ％的Al2O3-H2O纳米流体振荡热管的启动特性

4．3 1．0 ％的Al2O3-H2O纳米流体振荡热管的传热特性

4．4 不同质量分数纳米流体的振荡热管传热特性

4．5 本章小结

第5章 戊醇溶液振荡热管的传热特性

5．1 0．5 ％的戊醇溶液振荡热管的温度特性

5．2 0．5 ％的戊醇溶液振荡热管的启动特性

5．3 0．5 ％的戊醇溶液振荡热管的传热特性

5．4 不同质量分数自湿润流体的振荡热管传热特性

5．5 本章小结

第6章 纳米流体和自湿润流体振荡热管传热特性

6．1 不同工质及质量分数振荡热管温度特性分析

6．2 不同工质及质量分数振荡热管传热热阻分析

6．3 本章小结

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢