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绝热段长度及冷却工况对脉动热管传热性能影响研究
| 论文题名： | 绝热段长度及冷却工况对脉动热管传热性能影响研究 |
| 关键词： | 脉动热管;船舶设备;绝热段长度;充液率;冷却工况;数值模拟 |
| 摘要： | 随着绿色航运和船舶大型化的快速发展，船舶的自动化水平得到了提高。然而，大量自动化设备的应用给船舶散热带来了很大的压力，需要高效的传热元件将热量及时散出，保证船舶的正常运行。脉动热管是一种结构简单的新型高性能传热设备，对脉动热管及其传热性能进行深入的研究，对将其应用于船舶换热器及提高船舶换热效率具有重要意义。本文采用实验研究和数值模拟的方法，对绝热段长度及冷却工况对脉动热管传热性能的影响进行了研究。 本文设计并制作了蒸发段和冷凝段长度一致，绝热段长度分别为32mm，53mm和95mm的三种脉动热管。搭建了绝热段长度对脉动热管传热性能影响研究实验台，进行了绝热段长度及充液率对脉动热管传热性能影响的实验研究。结果表明：当充液率分别为30%、50%及70%时，三种绝热段长度的脉动热管中，绝热段长度为53mm的脉动热管热阻最小。绝热段长度为32mm和95mm的脉动热管在50%充液率时热阻最小，绝热段长度为53mm的脉动热管在30%充液率时热阻最小。 搭建了冷却工况对脉动热管传热性能影响研究实验台，进行了冷却水浴的温度、流量以及充液率对脉动热管传热性能影响的实验研究。结果表明：当充液率为30%、50%及70%时，在20℃~60℃的冷却水浴温度范围内，不同绝热段长度的脉动热管热阻均随着冷却水温度的增加而减小。当冷却水的流量范围为10L/min~60L/min时，提高冷却水的流量会增大脉动热管的热阻，当冷却水的流量超过60L/min时，脉动热管热阻变化不明显。 采用COMSOLMultiphysics仿真软件，建立了单环路脉动热管气液两相流动与传热模型，对绝热段长度对脉动热管传热性能的影响进行了数值模拟研究。耦合两相流-相场物理场及流体传热物理场，研究了不同绝热段长度的脉动热管管内的温度变化情况及气液流动现象。结果表明：在50%充液率时，与绝热段长度为32mm和95mm的脉动热管相比，绝热段长度为53mm的脉动热管管内温度振荡频率较高，振荡幅度较大，且热阻较小。 |
| 作者： | 裴芳欣 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 赵楠楠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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