低温回路热管启动特性和工作稳定性研究
文献类型：学位论文
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 梁惊涛 |
| 关键词 | 低温 回路热管 传热 热控 |
| 学位专业 | 博士 ; 制冷及低温工程 |
| 中文摘要 | 低温回路热管是一种高效、可靠的热控设备，能够为热控系统提供远距离、小温差传热。在航空航天、电子设备等应用背景的推动下得到迅速发展，低温回路热管逐渐受到越来越多的研究者关注和认可，应用领域范围不断扩大。但是，由于低温回路热管正常工作时处于低温下，它的结构组成、环境条件和工质的物性都与常温回路热管有很大的区别，工作机理更加复杂，存在启动困难、传热能力低、温度波动以及温度滞后等异常现象，影响低温回路热管的正常启动和工作的稳定性，这些问题还没有被人们完全认识和掌握。本文以研究低温回路热管工作机理为出发点，通过理论分析和实验研究提高对低温回路热管工作特性的认识，研究影响低温回路热管启动特性和运行稳定性的因素。本文的主要研究内容包括以下几个方面： 第一，在理论研究方面，进行了低温回路热管稳定工作机理分析。根据能量守恒关系分析了热负荷的流向，建立热管传热过程的热阻等效网络图。围绕吸液芯这个核心部件对低温回路热管的稳定工作机理进行深入研究，明确了低温回路热管成功启动和稳定工作所需要的条件。对低温回路热管在稳态条件下的温度分布状况进行了分析。 第二，在准备工作方面，设计、搭建低温回路热管实验系统，开展测量吸液芯渗透率的实验。为了使低温回路热管在低温条件下顺利进行传热性能实验，从导热、对流和热辐射等传热途径入手采取绝热措施，专门设计了低温回路热管实验系统。另外，根据达西定律设计了测量吸液芯渗透率的实验。 第三，在样机研制方面，研制了高效传热的双回路原理样机CLHP-3。在研究了稳定工作机理的基础上，分析了使低温回路热高效、稳定传热的优化措施，对带有二次回路的低温回路热管进行优化设计，改进了二次回路和冷凝器的结构，提高低温回路热管启动的可靠性和工作的稳定性。 第四，在实验研究方面，对双回路样机CLHP-3开展了启动特性和传热性能的研究。开展了样机CLHP-3传热能力的实验研究，在重力辅助状态下，它的传热能力可达41W，传热温差约为6K，相应的传热热阻为0.146K/W；在二次回路辅助下，样机CLHP-3的传热能力可达45W，并且没有发生烧干，这些实验结果有效验证了优化设计方案。对启动前的降温过程进行理论分析和实验研究，研究结果表明，适当地增大次蒸发器热负荷可以提高低温回路热管的降温速度，充气压力大小也对降温过程有较小的影响。研究了环境温度对样机CLHP-3工作稳定性的影响，在环境温度较低时，样机CLHP-3能够获得更好的传热性能，运行更加稳定。研究了次蒸发器热负荷对样机CLHP-3的启动和传热性能的影响，当次蒸发器热负荷较小或者为零时，样机CLHP-3启动困难，传热能力很小，运行不稳定，适当增加次蒸发器热负荷，能够提高样机CLHP-3启动的可靠性和工作稳定性。研究充气量大小对样机CLHP-3启动特性和传热特性的影响，对充气压力过高或者过低时样机的启动和工作特性进行了分析。 第五，在小型化研究方面，研制了单回路原理样机CLHP-4。通过分析双回路样机CLHP-3启动和工作性能的利弊，研制了能够可靠启动、稳定工作的单回路样机CLHP-4，它的传热距离为0.51 m，质量仅为0.3 kg。样机CLHP-4的传热能力超过20W，在多种工作模式下都能够稳定地工作。 本文通过对低温回路热管启动和稳定工作进行机理分析，对现有的双回路低温回路热管结构进行结构优化，研制出能够可靠启动、稳定工作的低温回路热管原理样机CLHP-3，并且达到了45W以上的传热能力。同时，对双回路低温回路热管在工作过程中的利弊进行分析，在此基础上研制了结构简单、启动和工作性能良好的单回路低温回路热管原理样机。 |
| 源URL | [http://202.127.2.71:8080/handle/181331/11023]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_全文传递文献库_qwcd 学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | . 低温回路热管启动特性和工作稳定性研究[D]. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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