径向热管管内液池沸腾换热模型的探讨

刘苗苗，马永康，麻泽松，李志桐，李 鹏，邹琳江

（安徽工业大学 能源与环境学院，安徽 马鞍山 243002）

热管是一种优质、高效的传热设备，在工业生产、余热回收领域有着重要的作用。同轴径向热管由外管、内管以及管内工质构成。在稳态的条件下，径向热管基本传热过程是外管外壁吸收热量传递给管内液态工质，液态工质发生相变汽化产生蒸汽，蒸汽在内管外表面凝结而将热量传给内管内的流体，从而达到换热效果[1-3]。关于径向热管的传热模型，文献[4-5]均建立一套完整的传热模型，径向热管的外管管外传热和内管管内传热模型已有大量的实验可验证模型准确性，但关于管内液池的模型，由于在封闭有限空间内研究较少。文献[4-5]将管内液池的沸腾类比大空间池状核态沸腾，并以此建模分析。但上述关于管内液池的沸腾模型在计算实际径向热管的外管壁温度存在较大偏差，管内液池沸腾换热模型是造成偏差的主要影响因素。本文对液池换热采用膜态沸腾[6]及核态沸腾分别进行建模计算，并与实验数据比较，拟合出适合径向热管管内液池沸腾蒸发换热模型。

1 模型分析

1.1 物理模型

径向热管的传热过程如图1所示。过程1为外围高温流体与热管外管壁对流换热；过程2为热量通过外管壁导热传热给管内空间，外管内壁面换热由两部分组成：管内蒸汽与内壁面对流换热（过程3）和液池蒸发沸腾换热（过程4）；过程5为管内蒸汽在内管外壁面凝结换热；……