碳鋼--水重力式熱管傳熱與穩(wěn)定性能的實驗與數(shù)值研究.pdf

1、熱管又稱“超導(dǎo)熱體”，是一種依靠其內(nèi)部工質(zhì)相變過程進(jìn)行熱量傳遞、通過氣液相密度差完成循環(huán)的換熱裝置。相對于同等尺寸的固體金屬導(dǎo)熱體，甚至于熱的良導(dǎo)體材料（例如銅、銀）的傳熱效率要高數(shù)倍至近千倍不等。熱管技術(shù)自1944年問世之后，經(jīng)過幾十年的發(fā)展逐漸從空間領(lǐng)域的應(yīng)用推廣到民用與工業(yè)領(lǐng)域。從乘用車的溫控，電子裝置芯片冷卻，電路控制板的冷卻等輕工業(yè)的溫度控制，到石油化工、動力、冶金、等重工領(lǐng)域生產(chǎn)過程中高效傳熱傳質(zhì)設(shè)備的開發(fā)，都有熱管設(shè)備的應(yīng)

2、用。
　　由于碳鋼和水這兩種材料的價格低廉、容易獲得且制備無污染，而重力式熱管結(jié)構(gòu)簡單制造方便，所以碳鋼-水重力式熱管對于工業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模熱量交換與控制過程來說是一種十分理想的換熱元件。熱管換熱器在設(shè)計制造過程中，除了追求最佳的傳熱性能，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性也十分重要。由于工業(yè)過程大多數(shù)的中溫場合，對于碳鋼水熱管來說已經(jīng)屬于高溫應(yīng)用，為了保證熱管在此類工作區(qū)間使用的高效率、安全性和長壽命，針對碳鋼-水重力式熱管高溫工作時傳熱性能與穩(wěn)定性

3、的研究，對于碳鋼-水熱管的推廣應(yīng)用來說至關(guān)重要。
　　本文為了研究碳鋼-水重力式熱管在120℃～180℃工作溫度范圍內(nèi)的傳熱特性和穩(wěn)定性，首先建立了碳鋼-水重力式熱管的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，計算了常溫風(fēng)冷條件下，碳鋼-水重力式熱管在傳輸500W時的情況，了解了其工作過程中的內(nèi)部狀況。之后，搭建了實驗平臺，對上述冷卻條件下，尺寸為1m×Φ27mm，壁厚3mm的單根碳鋼-水重力式熱管進(jìn)行了實驗，研究了在六種不同的充注率下，傾斜角度在0°～45