文 献 综 述

一、研究背景及意义

热管作为高效传热元件，因优越的传热性能和技术特性，在工程中的应用日益普及，不仅在余热回收、节能方面取得了显著效果，而且在传统的传热传质设备更新改造及电子元器件冷却等方面显示出强大的生命力。热管技术与各工业领域的工艺过程、设备状况及控制管理系统都密切相关，已广泛应用于工业节能领域^[1]。

热管技术与常规换热技术相比，热管具有换热设备较常规设备更安全、可靠，可长期连续运行；管壁和温度可调性；冷、热段结构和位置布置灵活以及效率高等优势^[2]。

环路热管的启动实际上是一个动态过程，通过加热使蒸发器的温度显著升高，在蒸发器液体感到和蒸汽管道都充满液体的情况下，液体的核态沸腾需要有一定的过热度（蒸发器毛细芯外侧温度与储液器温度只差）^[3]。在定量充液率和真空度的系统中，通过分析过热度可以导出沸腾传热的热流密度Q^[4]，同时也可以求出沸腾换热系数h。目前已经存在以水为介质的沸腾传热系数经验公式，本文以导热姆-A为工作介质，通过实验分析与以水为介质的沸腾传热系数经验公式做比较，导出适用于以导热姆-A为工作介质的计算沸腾传热系数公式。

二、环路热管的研究现状

热管是一种利用工质相变产生的潜热来实现传热的传热元件，其导热能力超过任何的已知金属。热管从被研制出后一直发展至今，目前按照有无吸液芯分类主要分为三大种类，如图1-1 ^[3]所示为热管形式的演变。图中的A组为带有毛细吸液芯的传统热管演变成为毛细泵两相流回路，其主要形式：毛细泵两相回路CPL（Capillary Pumped Loop）和环路热管LHP（Loop heat pipe）；B组为不带毛细吸液芯的两相闭式热虹吸管，同时也被称为重力热管，逐步发展为热虹吸两相流回路LTS（Loop thermosyphon）其主要形式：分离式热管（separate type Thermosyphon）、两相逆流热虹吸管(Two-Phase Reverse Loop Thermosyphon)、两相热虹吸回路（Two-phase loop）以及气泡泵（Bubble pump）。C组为脉动热管（pulsating heat pipe）从两相热虹吸回路，也称为单回路热管进一步演变成多弯段脉动热管（Multitermpulsating heat pipe）。

图1-1热管的形式的演变

2.1 LHP研究进展

环路热管是一种两相的高效传热装置，该水平环路热管主要由蒸发段、蒸汽上升管、冷凝段、冷凝液下降管和U型储液管等组成，利用蒸发段非真空选择吸收涂层吸收太阳能，通过热管工质相变后传递给冷凝段的水，直接稳定产生饱和蒸汽。热管工质可选用丙酮，甲醇，水，钠，导热姆-A，导热姆-E等。图1-2是LHP回路的工作示意图，其热源是蒸发器，与之相连的液体补偿器处在液体回流管路上，与蒸发器集成为一体，内部通过副芯与蒸发器相连接；冷源为冷凝器；热源与冷源之间由蒸汽管线或液体管线相连接。蒸发器、液体补偿器、冷凝器、蒸汽管线和冷凝管线一起组成一个高效的传热装置。