论文部分内容阅读
热管是依靠工质相变进行传热的元件，高温热管因其优良的性能而被应用在超声速航天器热控制、高温余热回收、斯特林发动机、熔融盐反应堆及计量等领域。钠钾合金作为高温热管的工质具有在常温下为液态的优势，而其他工质在常温下多为固态。本文以钠钾合金(NaK-55)为工质，通过实验对钠钾合金高温重力热管的启动和传热性能进行研究。 本文分别采用定温加热和定功率加热两种方式对钠钾合金热管的蒸发段进行加热，采用自然冷却和冷却水强迫对流冷却两种方式对热管的冷凝段进行冷却。实验研究了钠钾合金热管在不同的加热和冷却方式下的启动和传热性能，并研究了加热温度、加热功率、冷却水温度、冷却水流量、蒸发段长度、冷凝段长度等参数对热管启动和传热性能的影响。 在定温加热钠钾合金热管蒸发段，自然冷却热管冷凝段的情况下，在650℃～725℃加热温度范围内，热管冷凝段温度相对较低，热管壁面温度没有达到稳定，热管冷凝段没有完全启动，无法观测到热管冷凝段的红热现象;在750℃～875℃加热温度范围内，热管壁面温度达到稳定，热管冷凝段有明显的红热现象，热管完全启动。 在定温加热钠钾合金热管蒸发段，冷却水冷却热管冷凝段的情况下，在300℃～550℃加热温度范围内，热管冷凝段基本没有启动，热管的传热量和传热系数很低;在600℃和650℃的加热温度下，热管冷凝段启动，热管的传热量和传热系数大幅提高;在0.10 m3/h～0.20 m3/h的流量范围内，冷却水流量增大可以促进热管传热;在20℃～32℃冷却水温度范围内，冷却水温度对热管的传热没有影响。 在定功率加热钠钾合金热管蒸发段，自然冷却热管冷凝段的情况下，当热管蒸发段长度为600 mm、冷凝段长度为400 mm时，热管在800 W的加热功率下达到传热平衡;当加热功率为1000 W～1400 W时，热管无法及时传递走热管蒸发段传递至冷凝段的热量，热管无法达到传热平衡;在800 W的加热功率下，当冷凝段长度过短时，热管冷凝段散热能力降低，热管也无法达到传热平衡。 在定功率加热钠钾合金热管蒸发段，冷却水冷却热管冷凝段的情况下，在加热功率为800W～1600W范围内，由于冷却水能够及时将热量传递走，热管都可以达到传热平衡，并且随着加热功率的增大热管的各传热系数基本成直线增加。