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工质对振荡热管换热性能的影响规律研究

摘要

脉动热管（PHP）又称振荡热管，它是由若干个细直的管道和若干个与之配合的弯头组成的闭合系统，可被划分为三部分组成：加热段、冷凝段以及隔热段。真空条件下小管径的热管中内的工质在加热段吸收热量并蒸发，高温工质在冷凝段冷凝收缩，两种效应在管内产生较大压差，从而使工质循环流动，从而实现高效热传递。振荡热管的导热能力出众，而直接影响到其换热能力的主要因素是充注入振荡热管中的工质的种类和多少。通过试验探究充注工质的种类和充液率对振荡热管换热性能的影响规律对于选择适用于大型架式工作站的振荡热管散热器来说是必不可少的。

关键词： 振荡热管；换热性能；工质种类； 充液率

一、前言

随着信息时代的深入，电子工业相应得到了巨大的发展，电子产品集成化程度不断提高，电子元器件单位面积热负荷越来越大，因此电子设备的可靠性以及其性能需要有紧凑高效的散热设备来保证。

由日本学者AkachiH 在1990年提出的脉动热管（PHP）^[1] 是一种极具前途的传热元件，由于其体积小，结构简单并且传热能力强的优势，在太阳能系统、废热回收等尤其是电子设备散热的领域广受科学界和工程界的关注。

振荡热管的工作原理是:当管径足够小时, 在真空下, 封装在管内的工质将在管内形成液、汽相间的柱塞。在加热段, 汽泡或汽柱与管壁之间的液膜因受热而不断蒸发, 导致汽泡膨胀, 并推动汽液柱塞流向冷端冷凝收缩, 从而在冷、热端之间形成较大的压差。由于汽液柱塞交错分布, 因而在管内产生强烈的往复振荡运动, 从而实现高效热传递。小管径和冷热端反复的折弯是形成振荡流热管的两个基本条件^[2，3]。