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多尺度复合毛细芯环路热管的传热特性

2015-08-22王野纪献兵郑晓欢徐进良

化工学报 2015年6期

王野,纪献兵,郑晓欢,徐进良

(华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,多相流与传热北京市重点实验室,北京 102206)

引 言

随着集成化技术的快速发展,电子元件等高热通量器件的散热问题逐渐成为制约其行业发展的技术瓶颈。环路热管(loop heat pipe, LHP)作为一种高效的两相传热装置,由于具有传热效率高、传热温差小、可长距离传热等优点,受到了越来越多的关注。目前,环路热管在航空航天、电子冷却等领域得到了广泛的应用[1-3]。

环路热管的运行受诸多因素的影响。作为其中的核心部件,毛细芯的特性参数直接影响到LHP的传热性能。因此针对LHP的性能优化主要集中在对毛细芯的改进上。目前,已有多种结构和材料的毛细芯投入应用,如丝网[4-6]、泡沫金属[7]、聚乙烯[8]、陶瓷芯[9]、金属粉末烧结[10-13]等。然而上述毛细芯多数属于单一尺度结构,若孔径过大会导致毛细驱动力不足,孔径过小则会导致蒸汽溢出阻力过大,很难协调蒸汽溢出和液体吸入的矛盾关系。而多尺度毛细芯在同一表面上具有不同尺度的孔径,较小孔径用于液体吸入,较大孔径用于蒸汽溢出,在解决毛细芯对于孔径尺度的不同需求方面体现出极大的优势,正逐渐被应用到LHP中[14-16]。另外,为满足工质高效蒸发和抑制热泄漏对毛细芯热导的不同需求,复合毛细芯成为毛细芯发展的新趋势,其制作工艺有双金属烧结[17-18]和添加造孔剂[19]等。在LHP的实际应用中,除自身结构外,由于季节更替和工作环境的变化,LHP冷凝端所处的环境温度、放置角度等因素同样会影响其传热特性。……

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