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基于热阻网络法的热管导热性能分析

崔迎欢 徐建军 谢添舟 周慧辉

崔迎欢, 徐建军, 谢添舟, 周慧辉. 基于热阻网络法的热管导热性能分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(S2): 53-59. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0053
引用本文: 崔迎欢, 徐建军, 谢添舟, 周慧辉. 基于热阻网络法的热管导热性能分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(S2): 53-59. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0053
Cui Yinghuan, Xu Jianjun, Xie Tianzhou, Zhou Huihui. Analysis of Heat Conduction Performance of Heat Pipe Based on Thermal Resistance Network Method[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(S2): 53-59. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0053
Citation: Cui Yinghuan, Xu Jianjun, Xie Tianzhou, Zhou Huihui. Analysis of Heat Conduction Performance of Heat Pipe Based on Thermal Resistance Network Method[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(S2): 53-59. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0053

基于热阻网络法的热管导热性能分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0053
详细信息
    作者简介:

    崔迎欢(1996—),女,在读博士研究生,现主要从事反应堆热工水力方面的研究,E-mail: cuiyh14@126.com

    通讯作者:

    徐建军, E-mail: xujjun20000@sina.com

  • 中图分类号: TK172.4

Analysis of Heat Conduction Performance of Heat Pipe Based on Thermal Resistance Network Method

  • 摘要: 为了获得热管温度、传输功率等导热特性,基于热阻等效理论建立了考虑蒸汽腔区域传热的二维热管热阻网络模型,获得了热管瞬态及稳态传热性能,并与文献及本文实验数据进行了对比验证,其绝热段平均温度最大相对误差为7.6%。研究结果表明,模型对文献钠工质热管及本文水工质热管实验数据具有较高的计算精度;热管轴向各段温度均匀性较好,吸液芯径向热阻是热管导热热阻的主要影响因素;热管工作温度与传输功率随冷源参数变化趋势相反,热管传输热量是一个自适应的动态调节过程。因此,热阻网络模型可以作为实验分析和热管设计的工具,同时还可以进一步扩大工况研究范围,获得边界条件对热管传热过程的影响规律,进一步为多应用场景下热管设计提供参考。

     

  • 图  1  热管物理模型示意图

    1—蒸发段管壁径向传热;2—蒸发段吸液芯径向传热;3—冷凝段吸液芯径向传热;4—冷凝段管壁径向传热; 5—热管吸液芯轴向传热;6—热管管壁轴向传热

    Figure  1.  Schematic Diagram of Physical Model of Heat Pipe

    图  2  二维热阻网络模型

    Figure  2.  2D Thermal Resistance Network Model

    图  3  热管控制容积示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of Heat Pipe Control Volume

    图  4  模型计算值与文献结果对比

    Figure  4.  Comparison between Model Calculation Values and Results in Literature

    图  5  模型瞬态计算结果与实验对比

    Figure  5.  Comparison between Model Transient Calculation Results and Experiments

    图  6  模型稳态计算结果与实验对比

    Figure  6.  Comparison between Model Steady State Calculation Results and Experiments

    图  7  不同蒸发段壁温时热管温度分布

    Figure  7.  Temperature Distribution of Heat Pipe under Different Wall Temperatures of Evaporation Section

    图  8  290℃蒸发段壁温时热管轴向温度分布

    Figure  8.  Axial Temperature Distribution of Heat Pipe at 290 ℃ Evaporation Section Wall Temperature

    图  9  热管导热性能随冷却水入口温度及换热系数变化情况        

    Figure  9.  Variation of Heat Conduction of Heat Pipe with Cooling Water Inlet Temperature and Heat Exchange Coefficient

    表  1  热管实验主要参数

    Table  1.   Main Parameters of Heat Pipe Experiment

    参数参数值
    管壳材料不锈钢
    工质种类去离子水
    热管尺寸(直径×壁厚×长度)25×2.5×1000
    蒸发段/mm400
    绝热段/mm229
    冷凝段长度/mm371
    加热方式等壁温加热:20~290℃
    冷却方式冷却水对流换热
    吸液芯厚度/ mm0.6
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-22
  • 修回日期:  2022-10-25
  • 刊出日期:  2022-12-31

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