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平板型环路热管启动特性数值模拟

王迅  胡启帆  
【摘要】:针对目前电子设备日益轻薄化的特点,以结构厚度更小的铜-水链式平板型环路热管为研究对象,研究了不同热负荷、不同充液率、不同倾角对其启动特性的影响.基于VOF多相流模型和多孔介质模型建立了蒸发器与储液器内的气液两相传热传质三维非稳态模型,对其启动过程进行了数值模拟,对毛细芯内部相变过程以及蒸发器内具有代表性的点的状态进行了监测并分析.结果表明:环路热管启动过程中,蒸发器内部相变产生的气体有两次汇聚过程,一次发生在启动开始阶段,主要集中在以蒸汽槽道为中心的蒸发器前段下部,汇聚时间较短;二次汇聚发生在启动完成、热管稳定运行阶段,主要集中在蒸发器前段,所占体积较大且形状较为规则.热管启动过程中存在两次温升,分别以金属导热和沸腾传热为主要原因导致,后者导致的温升速率明显大于前者.随热负荷增大,启动时间缩短,启动温升增加,回流液体对蒸发器稳定运行温度影响减弱,蒸发器出口气含率提升16%.大充液率条件下,环路热管启动过程缩短37.2%,且稳定运行时出口蒸汽温度降低,蒸发器内部工质气液分布更为均匀,启动更为安全.倾角存在时,蒸发器各点稳定运行温度存在2 K左右温降,因此倾角存在可实现启动小幅优化.

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