【摘 要】
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船舶作为一种重要的交通工具,在国际贸易运输中扮演了重要角色,而船用换热器是保证船舶安全和经济运行的必不可少的设备之一。脉动热管传热性能优良、结构简单且适应性强,在
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船舶作为一种重要的交通工具,在国际贸易运输中扮演了重要角色,而船用换热器是保证船舶安全和经济运行的必不可少的设备之一。脉动热管传热性能优良、结构简单且适应性强,在提高船用热管换热器的传热性能方面有着良好的应用前景。脉动热管在运行过程中影响其传热的因素颇多,大体上可分为几何参数、运行工况以及工质物性等三大类,从这三个方面对脉动热管进行相应的探究,可以进一步提高脉动热管的传热性能。本文通过搭建脉动热管传热实验台,对双组份液态金属脉动热管进行传热实验,研究液态金属在不同操作温度、不同加热功率下脉动热管的传热性能以及液态金属对脉动热管传热性能的影响。本文结合液态金属特性以及脉动热管启动和运行对于工质的要求,将实验所用脉动热管工质确定为双组份液态金属工质。其中一个组份为液态金属(镓铟合金:Ga75.5In24.5),另一组份工质为甲醇或去离子水。然后搭建了脉动热管传热实验的实验台,确定了脉动热管原材料和制作、实验系统、实验设备、实验参数、实验过程以及脉动热管传热性能指标。本文制作了甲醇-镓铟合金双组份液态金属脉动热管,对双组份液态金属脉动热管的传热性能进行了实验研究,主要研究甲醇-镓铟合金脉动热管在不同热负荷以及不同操作温度下的传热性能。此外,将甲醇单一工质脉动热管与甲醇-镓铟合金双组份液态金属脉动热管的传热性能进行实验结果对比,探究了液态金属对脉动热管传热性能的影响。研究发现两种脉动热管的传热性能变化规律基本一致,随着加热功率的增加,脉动热管热阻逐渐减小并最终趋于稳定,有效导热系数逐渐增大并最终趋于稳定;随着操作温度的增加,脉动热管热阻阻值会越来越小,热阻变化幅度越来越小,有效导热系数会越来越大;液态金属(镓铟合金)的少量加入,会强化脉动热管传热,这种强化作用在低加热功率时更为明显。为了进一步研究液态金属对脉动热管传热性能的影响,本文还制作了水-镓铟合金双组份液态金属脉动热管,用来研究脉动热管在不同热负荷以及不同操作温度下的传热性能。研究结果表明,不同工况下,水-镓铟合金双组份液态金属脉动热管的传热性能变化规律与甲醇-镓铟合金双组份液态金属脉动热管的传热性能变化规律基本一致;液态金属(镓铟合金)的少量加入,同样会强化脉动热管传热,这种强化作用同样在低加热功率时更为明显;对比甲醇-镓铟合金脉动热管和水-镓铟合金脉动热管的传热性能,结果显示,加热功率较低时,水-镓铟合金脉动热管传热性能要比甲醇-镓铟合金脉动热管传热性能差,随着加热功率的增加,水-镓铟合金脉动热管传热性能好于甲醇-镓铟合金脉动热管的传热性能。
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