倾角对不同充液率重力热管性能的影响

张瑞瑛 郑庆红 贾雷雷 张梦远

西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院

0 引言

随着经济迅猛发展，能 源消耗速度随之增长[1]，节 能技术和强化换热技术已成为研究能源利用领域里的热点课题。其中充分利用热传导与相变换热原理的热管技术已被广泛的应用在电子元器件散热[2]，余 热回收系统[3]，铁 路运输系统[4]，储 煤降温系统[5]，太 阳能发电[6]，太 阳能热水器[7]以及太阳能热泵系统[8]等系统和装置中。

重力热管在实际工程中常常不平行于重力场方向使用，不 同倾角工作条件下的重力热管呈现的传热性能不尽相同。因此，国 内外学者们针对倾角对重力热管传热性能的影响展开了探索性研讨。K hazaee 等[9]对内径为 15 mm 和 25 mm 的铜—水热管变倾角传热特性的实验结果表明，传 热系数随着倾角增加呈现先增后减的变化趋势，蒸 发段和冷凝段最大换热系数分别发生在倾角 40～60° 和 35～55° 之 间，40～50° 为 热管最佳倾角。王鑫煜等[10]研 究表明，工 作倾角为60° 的 热管启动温度最低，启 动温差最小，当 量导热率最高。Yeonghwan Kim 等[11]实 验研究了充液率和倾角对内径为25 mm 铜—水重力热管的蒸发和冷凝传热的影响，结果表明在倾角为30°，充 液率为 0.5 时重力热管具有最佳传热性能。杜海燕[12]实 验得到不同工质最佳传热倾角不同，乙 醇、不 同浓度乙醇水溶液和纯水重力热管的最佳倾角及倾角范围分别为30°、4 5°和 45～60°。

本文通过自行搭建的不锈钢—水重力热管传热性能实验台，通 过调节三种充液率重力热管工作倾角及加热功率，分 析了倾角变化对壁温，蒸 发段传热系数和冷凝段传热系数的影响，以 期望为重力热管的工程应用提供实验数据及理论支撑。……