甘智华 刘雨梦 邓皓仁 马仁飞 Pfotenhauer J.M.

(1浙江大学制冷与低温研究所 杭州 310027)

(2能源清洁利用国家重点实验室 杭州 310027)

(3美国威斯康辛大学麦迪逊分校机械工程系 美国麦迪逊 53706)

1 引言

随着通信技术、超导技术和半导体技术等的快速发展，以回热型低温制冷机为主导的低温制冷方法显现出了其局限性，比如回热型低温制冷机存在制冷区域小，针对大区域的冷却无法形成均一温度场的缺点，对于远离制冷机的场合或者大区域制冷的场合如核聚变设备、超导磁能存储(SMES)等不能很好的满足其要求［1］。为了解决此问题，一些研究机构提出了利用高效传热元件将制冷机产生的冷量进行传输的方法。脉动热管技术作为一种新型传热元件在近二十年内广受关注。

图1 脉动热管结构图Fig.1 Structure of pulsating heat pipe

脉动热管(Pulsating Heat Pipe，简称PHP)，其概念在1990年首次由Akachi［2］提出。脉动热管是蛇形的无芯毛细金属管在冷端和热端之间反复弯折形成的回路，分为蒸发段、绝热段(可以没有)和冷凝段，如图1所示［3］。毛细管内抽成真空后冲入一定量的工作液体，在毛细力作用下管内会形成气柱和液塞的相间分布，通过气柱和液塞的自激励震荡实现潜热和显热的传递［4］。与常规热管相比，脉动热管除了具有等温性、高热导率以及热流密度可变等优点外，还具有结构简单、加工成本低、可实现无重力的特点，因此脉动热管的研究广受关注。目前脉动热管的研究主要集中于室温温区［5］，即以水、乙醇、甲醇、丙酮等为工质，针对于低温温区即以氦气、氢气、氮气、氖气为工质的研究近期已经开展，对低温脉动热管的研究进行简要介绍。……