液氫溫區(qū)脈動(dòng)熱管在不同充液率條件下的試驗(yàn)研究.pdf

1、近幾十年來(lái)，低溫制冷機(jī)的迅速發(fā)展使得低溫制冷機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合逐漸拓寬，如使用低溫制冷機(jī)冷卻超導(dǎo)磁體、冷凍細(xì)胞、冷卻低溫工質(zhì)儲(chǔ)罐等。然而，低溫制冷機(jī)在應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)受到被冷卻對(duì)象的體積及溫度分布、冷量傳輸距離、振動(dòng)等因素的限制，因此找到一種高效的冷量傳輸方式與低溫制冷機(jī)相匹配將進(jìn)一步延伸其應(yīng)用領(lǐng)域。1990年脈動(dòng)熱管被發(fā)明以來(lái)，因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活、傳熱高效和響應(yīng)迅速等特點(diǎn)，一直備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，但研究主要在室溫溫區(qū)。近年來(lái)，許多學(xué)者試圖將脈動(dòng)

2、熱管應(yīng)用到低溫領(lǐng)域，特別是2001年超導(dǎo)磁體材料MgB2的出現(xiàn)，使得液氫溫區(qū)脈動(dòng)熱管的研究與應(yīng)用具有了重要意義。為此，本文開(kāi)展了以下研究工作：
　　首先對(duì)脈動(dòng)熱管的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，指出了低溫溫區(qū)脈動(dòng)熱管與室溫溫區(qū)脈動(dòng)熱管的異同之處，分析出低溫脈動(dòng)熱管研究的難點(diǎn)，提出了液氫溫區(qū)脈動(dòng)熱管研究的內(nèi)容和方向。簡(jiǎn)述了脈動(dòng)熱管理論基礎(chǔ)。
　　其次對(duì)已有的液氫溫區(qū)脈動(dòng)熱管試驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)了其制冷機(jī)二級(jí)冷頭與脈動(dòng)熱管冷凝段之間連

3、接部件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，使得試驗(yàn)裝置能夠獲得更大加熱功率時(shí)脈動(dòng)熱管的傳熱性能。
　　最后開(kāi)展了液氫溫區(qū)脈動(dòng)熱管的試驗(yàn)研究，得到了不同充液率時(shí)脈動(dòng)熱管隨加熱功率增加時(shí)的傳熱特性。在本文的試驗(yàn)條件下，初始充液率為51.0％時(shí)，隨著加熱功率的增大，液氫溫區(qū)脈動(dòng)熱管管內(nèi)工質(zhì)依次經(jīng)歷啟動(dòng)、脈動(dòng)、過(guò)渡、環(huán)流、極限階段。脈動(dòng)熱管在啟動(dòng)階段和過(guò)渡階段傳熱溫差的波動(dòng)很大，傳熱性能不穩(wěn)定。然而在脈動(dòng)階段，脈動(dòng)熱管的傳熱溫差很小且穩(wěn)定。初始充液率為35.