功能梯度毛細芯研制及性能研究.pdf

1、近年來，我國航天產業(yè)蓬勃發(fā)展，航天技術成果不斷向地面應用領域進行產業(yè)轉化。環(huán)路熱管（Loop Heat Pipe，LHP）作為一種高效兩相傳熱元件，已在航天設備熱控系統(tǒng)中取得較廣泛應用，在地面熱控如電子元器件散熱等領域也正取得較大范圍應用。環(huán)路熱管正成為當前研究熱點。
　　毛細芯是環(huán)路熱管最重要的核心部件，改變其關鍵參數(shù)將對毛細芯的傳熱傳質特性和環(huán)路熱管的整體傳熱性能產生顯著影響。為了提升環(huán)路熱管的傳熱性能，使其能夠適用于更大熱負

2、荷應用，本文提出了功能梯度毛細芯并進行了相關實驗研究。
　　本文提出的功能梯度毛細芯是指毛細芯的導熱系數(shù)、孔徑或孔隙率等參數(shù)具有沿著工質流動方向遞變的特性。為了綜合研究毛細芯孔徑的變化對毛細芯及環(huán)路熱管性能的影響，降低毛細芯向補償腔方向的漏熱，提升毛細芯的傳熱性能，本文針對平板型環(huán)路熱管制備了一系列功能梯度毛細芯，并對功能梯度毛細芯的關鍵參數(shù)和傳熱性能進行了實驗研究。具體研究內容及結論如下:
　　1.本文設計制備了兩種不同材

3、料的功能梯度毛細芯，調控其孔徑參數(shù)使其沿工質流動方向遞增或遞減。制備過程中進行了一體化燒結工藝和PTFE毛細芯燒結參數(shù)的探索。
　　2.對功能梯度毛細芯進行了實驗表征。采用實驗的方法確定了所制備毛細芯孔隙率為47.5％左右。采用掃描電鏡觀察測量毛細芯的孔徑分布得出，制備毛細芯所用的粉末平均粒徑越小，燒結成的毛細芯孔徑更小，鎳毛細芯的顆粒融合更好，PTFE毛細芯結構更加致密。瞬態(tài)法測量毛細芯有效導熱系數(shù)的結果表明，小孔徑毛細芯的有效

4、導熱系數(shù)也較小。
　　3.以乙醇為工質，采用測繪毛細芯抽吸質量曲線的方法對比孔徑變化對功能梯度毛細芯傳質能力的影響。實驗結果表明，毛細芯對乙醇的抽吸能力較強，毛細芯的孔徑越小的部分，抽吸能力越強。
　　4.設計并搭建了毛細芯可視化傳熱性能實驗臺，在熱負荷為5～20W的條件下，對比分析了沿工質流動方向孔徑均一、大孔徑向小孔徑遞變、小孔徑向大孔徑遞變、混合孔徑向大孔徑遞變、混合孔徑向小孔徑遞變的一體化鎳毛細芯在不同熱流密度下的傳