微型热管间歇性振荡特性研究#许兆林，刘向东，张程宾，陈永平**（东南大学能源与环境学院，江苏南京210096）5101520摘要：本文搭建了微型振荡热管内间歇性工作特性的测试平台，对热管间歇性振荡工作过程中的壁面波动特性进行了实验观测，研究发现：间歇性工作状态主要包括两种运行模式：局部振荡状态和短暂单向循环状态，两种运行模式交替进行。随着加热功率增加和倾斜角的增大，间歇工作状态中工质短暂循环运行所占的时间份额增大，这说明这两种工况参数的变化可以为热管内工质的循环提供更强的动力。关键词：微型振荡热管；间歇性运行；振荡特性中图分类号：TK124AstudyonintermittentoscillationofthemicroheatpipeXUZhaolin,LIUXiangdong,ZHANGChengbin,CHENYongping(SchoolofEnergyandEnvironment,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Theintermittentoscillationofthemicrooscillatingheatpipeisexperimentallyinvestigatedtoanalyzetheoscillationcharacteristicsofwalltemperatureunderdifferentintermittentworkingcondition.Theresultsindicatethattheintermittentworkingconditionincludestwooperationconditions:localoscillationandshortcirculation,andthesetwooperationmodesalternatelyrun.Withincreaseinheatingpowerandinclineangle,thepercentageofshortcirculationincreases,implyingthattheimpetusforthecirculationofworkingfluidinoscillatingheatpipeisenlarged.Keywords:microoscillatingheatpipe;intermittentoperation;oscillationcharacteristics250引言振荡热管是20世纪90年代发展起来的一种新型高效的微型热管，具有结构简单、价格低廉、传热性能好、可随意弯曲等优点[1],在高热流密度电子设备冷却方面具有良好的应用前景，受到了国内外研究者的广泛关注。近年来，为了充分认识振荡热管内的传热传质机理，303540国内外已经展开了一定的理论及实验研究。Khandekar[2,3]和杨洪海[4]等建立了单回路闭式循环振荡热管可视化实验装置，对振荡热管在不同工况下所达到的稳定工作状态进行了归类分析；Yang[5]、Tong[6]和Xu[7]等分别建立了多回路闭式平板式及圆管式振荡热管可视化实验装置,对不同工况下启动以及稳定工作状态时工质的流动状态进行了可视化观测，并分析了加热功率、热管弯数等因素对热管性能影响。但是，已有研究对振荡热管间歇性工作状态的分析还比较缺乏。因此，为了更好地解释振荡热管间歇性工作时的复杂脉动及流动状态转变等现象，本文对5弯头闭式振荡热管的间歇性工作状态进行了实验研究。1实验系统及实验方法本文采用的实验系统如图1所示，实验采用闭式振荡热管作为实验对象，热管由外径为4.0mm、内径为2.6mm、长度为3165mm的紫铜毛细管经过反复弯折制成，垂直方向共10根平行管，编号从左至右依次为Ⅰ~Ⅹ。热管包括加热段，绝热段及冷却段三个部分，长度基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金博导类资助课题（20110092110049）作者简介：许兆林(1989-)，男，江苏扬州人，硕士生，主要从事微尺度流动与传热等方面的研究通信联系人：陈永平（1974-），男，教授，博导，主要研究方向：传热传质.ypchen@seu.edu.cn-1-均为100mm，实验工质为甲醇，充液率为41%。整个热管安装在可调节转角θ的旋转平台上，转角平台的调节精度为±0.5°。加热段采用镍-铬加热丝均匀地缠绕在热管表面来实现均匀加热，在加热段及绝热段外包有耐温保温材料，以减少热量损失。加热丝由稳压电源供电，45并通过调节调压器获得不同的加热功率，而加热段功率直接由功率表读出。热管冷凝段采用水冷，冷却水由高处布置的高位水箱提供。实验中，采用K型热电偶和Agilent34970A数字万用表来实时地监视并存储振荡热管相应位置的壁面温度脉动信息，热电偶具体布置位置和编号如图1所示。实验中，热电偶的测量误差为±0.1℃，功率表的精度0.5级，红外热像仪的温度分辨率为0.12℃，本实验所得热阻值的相对误差不超过5%。50图1脉动热管实验装置示意图Fig.1Schematicdiagramofexperimentalapparatusofthepulsatingheatpipe2实验结果分析实验中，由于稳定工作状态时...