核心期刊咨詢網
您當前的位置:龙之谷手游战士转什么职业好 > 學術論文 > 理工論文 > Ω型軸向槽道熱管的發展研究

龙之谷手游开服时间表:Ω型軸向槽道熱管的發展研究

龙之谷手游战士转什么职业好 www.ouuvm.icu 來源:龙之谷手游战士转什么职业好位置:理工論文時間:2014-04-17 17:1312

  關鍵詞:槽道熱管;Ω形軸向槽道;研究進展

  摘要:回顧了槽道式吸液芯熱管的理論研究進程,重點介紹了Ω形軸向槽道熱管的發展。認為Ω形軸向槽道熱管,作為槽道熱管發展的新生代,以其更加優良的傳熱特性,針對中低溫余熱回收領域,克服梯度大、品位低、熱值分散等瓶頸,提高其回收效率和品質,促進節能減排,推進國家十二五規劃的順利實施,將是今后熱管研究的新亮點。

  中圖分類號:TK124  文獻標識碼:A

  自Grover明確提出熱管概念[1],Cotter發表熱管基礎理論[2]以來,熱管技術的研究和應用一直受到廣泛重視。隨著熱管技術研究的發展與深入,其重心也已經從理論研究轉移到應用研究,熱管應用研究已經由航天轉向地面,由工業轉向民用,在太陽能利用、筆記本電腦CPU散熱冷卻、冶金能源、建筑節能等領域的應用,也將促進新型熱管技術的開發與應用[3]。

  槽道熱管,最早見于Kemme在1966年[4]和1969年[5]的報告。因其單位幾何結構和工質填充下,蒸發段和冷凝段均具有較高的換熱效率(103-105W/m2K)和較小的熱阻(0.01-0.03K/W)[6],而占據了熱管研究的最前沿陣地。槽道熱管,槽道熱管按照槽道形狀可以分為三角形(triangle)、矩形(rectangular)、梯形(trapezoid)以及最新發展起來的“Ω”形等。

  1槽道熱管特性

  槽道熱管,是在實現熱管多相傳熱、熱阻更小、傳熱系數更高等功能的同時,利用槽道界面張力的作用可以使液相工作介質回流從而實現吸液芯的功能[7],總體來說有以下特點:

  1)槽道吸液芯熱管不僅繼承了普通熱管兩相流動、相變傳熱的優良傳熱特性,槽道將提供毛細力媒介,更適合微流動、微相變、和微尺度傳熱傳質;

  2)槽道熱管的毛細回流力由汽液兩相界面軸向曲率半徑差提供,作用力方向為槽道延展方向,且汽液兩相直接接觸等特點使槽道熱管的理論研究更具特點。

  3)因其槽道可在管內壁直接加工,熱管即可通過擠壓等塑性一體成型,利于工業化生產,具有很廣闊的應用前景。

  4)由于槽道熱管重在可“微”,不僅高效,而且二次加工性能好,適合高效傳熱傳質,可廣泛應用與電子散熱、超重力場、電磁場等科技領域;

  2槽道結構發展歷程

  自1996年槽道形式結構熱管被提出以來,總共經歷了三角形、梯形、矩形、星形、菱形等軸向槽道結構以及螺旋形、蝶形輻射等各向異形槽道。隨后2008年出現的Ω形槽道熱管,最終因其較高的傳熱特性和良好的二次加工性能,成為了槽道熱管研究發展新的里程碑。

  對于槽道熱管的理論分析,既有與其它吸液芯形式相同的分析方法,也有針對槽道開展的理論研究。其研究方法主要有三個方面:經驗公式法、數值分析法及兩種方法的結合。

  經驗公式法一般是將熱管的各個傳熱過程統一考慮,得到適合于某一特定工程應用的理論模型。這種方法得到的模型便于使用,計算量小,結果相對可靠,適合于工程應用,但需要大量數據支持,適用范圍小,熱管內部各參數對其傳熱性能的影響無法獲得。該方法在20世紀90年代后,很少單獨使用,往往作為其它分析方法的驗證、初步設計或概念設計階段的基礎而開展[7]。

  數值分析方法是指采用有限單元法、有限差分的方法數值求解動量、質量和能量守恒方程,得到熱管內部的流動傳熱傳質特性。而計算過程中的各種影響流動、傳熱和傳質的因素均可能得到考慮,分別有:充液量、槽道尺寸和形式、工作溫度、工作角度、工作介質種類和熱物性等。隨著槽道熱管研究的深入,另外其他微形因素也得到了重視,比如:半月面曲率半徑、相間摩擦系數、熱流密度等,且發現某些因素在特定情況下,可以成為影響熱管傳熱性能的主要因素。對于熱管流動和傳熱過程的數值模擬,目前仍處于發展階段。由于熱管內部過程牽涉多相流、相變傳熱、毛細驅動力和多孔介質等多個復雜領域,因此目前針對熱管開展的數值計算研究并不多,而且有賴于相關領域計算技術的進一步發展。

  前期研究一般主要以建立模型、數值分析為主的應用基礎理論研究。運用數值分析的方法,將梯形微槽道結構傳熱傳質區域劃分為宏觀和微觀,數值計算得出微觀區域即微槽道區傳熱能力極強,證實了微槽道的良好傳熱特性;

  最早出現的是軸向槽道形式。1996年,槽道熱管界相繼出現了梯形[8-12]、矩形[13]、三角形[14-17]等槽道結構形式熱管,學者對其進行了應用基礎理論研究:通過構建動量守恒方程、Laplace-Young方程以及熱平衡方程,針對剪切力、接觸角、充液量、半月面曲率半徑、相間摩擦系數等因素進行考查,得出槽道熱管的毛細極限、傳熱極限功率、傳熱熱阻等熱管表征參數,隨著微尺度研究的深入,建立起多維平衡方程,進而計算出槽道內兩相壓力以及蒸汽壓力分布,得出具有較高的傳輸功率和較好的傳熱特性,槽道內壁有一定的摩擦將對熱管傳熱有利,并試圖通過實驗研究,驗證了其準確性。其中,蘇俊林等[18]針對矩形槽道平板熱管,對其熱流密度和工作溫度進行了試驗研究,研究表明矩形槽道平板熱管具有很高的傳熱能力,適合電子散熱;

  對于梯形、矩形、三角形等軸向槽道結構形式的理論研究,持續到2005年第十三屆國際熱管會議的召開,雖然一直處于理論研究階段,但是研究方法和構建模型已經有了新的進展,出現了更加貼近槽道結構形式的微尺度理論:針對槽道內部潤濕速度、超臨界啟動方程等,建立起熱平衡積分方程和非穩態守恒方程,方程從一維也發展了到二維,不斷豐富與充實了槽道熱管傳熱理論,為以后槽道熱管的應用研究以及新型槽道結構形式的出現奠定了基礎。

  自從槽道的結構形式從單一發展成多樣化的同時,各種槽道之間的對比試驗也成為學者的主要研究內容。張春麗等[19]通過對燕尾槽平板熱管的傾斜角度和充液量進行研究,分析得出在重力輔助情況下,充液率為1.2的燕尾槽平板熱管性能優于矩形槽道熱管。Thamas等[20]對三角形、矩形等微槽道熱管進行了對比研究,模擬得出液相的回流速度,為槽道間的理論對比奠定了基礎。隨著對比研究深入,通過擠壓方法生產的不規則型微槽道,形狀介于矩形與倒梯形之間,實驗研究成果表明,具有更好的傳熱性能[21,22];

  隨著軸向槽道熱管的研究深入,軸向槽道熱管的槽道形式也相繼出現了新的結構形式。為了解決微型熱管毛細極限比較小,傳熱受到明顯限制的缺點, Kang等[23,24]提出了星形槽道和菱形槽道結構以強化毛細壓頭,增加尖角和狹縫。實驗結果表明:星形熱管和菱形熱管的當量導熱系數已達到277.9 W/(m?K)和 289.4到 W/(m?K)。為了滿足電子市場的散熱需求和微型要求,而軸向槽道的加工并不能達到預定散熱額度,研究者的目光也開始轉向了各向異形槽道,槽道的理論研究也逐漸轉向了工程應用,陸續出現了螺旋形、蝶形輻射槽道平板熱管等。

  與軸向槽道研究相比,螺旋形槽道引入了螺旋轉速這一影響因素。增加轉速對提高螺旋槽道熱管的毛細極限有明顯作用,使其在反重力情況下,具有較強的傳熱能力[25-27]。隨后Todd 等[28]把螺旋槽道引入旋轉熱管領域,詳細研究了包括空間螺旋槽道熱管在內的旋轉熱管的傳熱性能,建立了比較完備的數值模型,從理論上和實踐上豐富和完善了旋轉熱管,特別是空間螺旋槽道旋轉熱管的理論,并且在轉軸的散熱方面給出了應用狀態下的實驗數據。

  不僅出現了各向異性槽道,學者也針對特定的散熱領域,開發出了相應的高效槽道吸液芯形式的高效微型熱管,對數以陣列形式設計,在微電子領域應用廣泛。Ponnappan Rengasamy等[29]描述了一種絲網形槽道熱管,通過試驗與矩形槽道熱管相比較,得出熱流密度達到115W/cm2,已經應用于電腦CPU和激光表面元件的散熱。隨后也出現了應用于激光二極管TO集成部件的蝶形輻射槽道小型熱管散熱器[30],基板為鋁質,通過優化散熱器結構,完全可以滿足傳熱性能的要求。

  研究學者除了對不同槽道結構形式進行研究,而且也對熱管槽道內工作的工質也進行了優化處理研究。2010年,Kyu Hyung[31]等基于矩形平板熱管,將工質中添加氧化鋁納米顆粒,建立槽道納米流體流動模型,研究表明添加納米顆粒形成納米流體,可以增強熱管的傳熱特性,為今后微槽道熱管的發展,重新指明了新的研究方向。

理工論文發表流程

理工論文發表流程-核心期刊咨詢網
城市管理論文發表咨詢電話:400-6800-558

相關論文閱讀

期刊論文問答區

優質科技期刊

省級期刊、國家級期刊、核心級期刊快速發表,理工論文發表就找核心期刊咨詢網

最新期刊更新

精品推薦