液氮至液氦溫區低溫脈動熱管傳熱與流動研究

《液氮至液氦溫區低溫脈動熱管傳熱與流動研究》是依託中國科學院理化技術研究所，由徐冬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：液氮至液氦溫區低溫脈動熱管傳熱與流動研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐冬
• 依託單位：中國科學院理化技術研究所

項目摘要

低溫脈動熱管（COHP）是一種新型熱管，與傳統熱管相比，因其傳熱性能好、適應性強、體積小、結構簡單等優點，在超導磁體冷卻、電子散熱、能量收集等方面具有更好的發展套用前景。但對於液氮到液氫溫區COHP，實驗研究數據較少，限制了進一步的深入研究，對於液氦溫區COHP的研究更是一片空白。本項目擬就液氮至液氦溫區低溫脈動熱管為研究對象，建立物理模型和數學模型，求解分析主要參數對傳熱與流動特性的影響。完善補充液氮至液氦溫區脈動熱管實驗平台，在理論指導下進行實驗，分析管徑、充液率、傾斜角和加熱位置、彎頭數等幾何參數、運行參數及物理參數對低溫脈動熱管性能可能產生的影響，最佳化低溫脈動熱管設計，加速低溫脈動熱管的套用進程。在實驗基礎上，修正數學模型，並深入分析驅動力、重力、毛細滯後阻力、汽塞及液塞運動等在低溫脈動熱管運行中的作用，及參數對傳熱及流動性能的影響機制。

結題摘要

本項目圍繞液氮至液氦溫區低溫脈動熱管展開實驗和理論研究。改進完善了制冷機做冷源的低溫脈動熱管實驗平台，設計了一種新型機械熱開關，解決了低溫脈動熱管預冷困難的問題；研製了高傳熱性能的低溫脈動熱管，液氦溫區脈動熱管的有效導熱係數可達3600-15000W/mK，遠高於固體銅。針對低溫脈動熱管建立了物理模型和數學模型，通過關聯求解分析了主要參數對低溫脈動熱管的傳熱與流動特性的影響，研究低溫脈動熱管啟動過程中管內充液與室溫充氣壓力、工質種類、容積的關係，實驗分析加熱量、充液率和傾斜角度等參數對低溫脈動熱管性能產生的影響，最佳化了低溫脈動熱管設計。在理論和實驗基礎上，深入探索了低溫脈動熱管運行機理，分析驅動力、重力、毛細滯後阻力、汽塞及液塞運動等在低溫脈動熱管運行中的作用，和參數對其的影響機制。