振蕩熱管傳熱性能與工質物性關系分析

崔曉鈺，于 洋，朱 悅，李治華，孫慎德，韓 華

（上海理工大學能源與動力工程學院，上海 200093）

振蕩熱管是一種新興高效傳熱元件，其導熱能力是現有金屬材料的數十倍，在電子設備散熱領域具有應用前景。影響振蕩熱管傳熱性能的因素很多，如工質、管材、結構參數、操作參數等。工質對振蕩熱管傳熱性能的影響由其物性決定，包括沸點、比熱容、汽化潛熱、動力黏度、密度、飽和狀態下壓力隨溫度的變化率(dp/dT)sat、傳熱系數、表面張力等。物性影響與操作參數如充注率、加熱冷卻條件等亦直接關聯，較為復雜。現有文獻就該方面涉及不多，如Rittidech等[1]認為振蕩熱管主要依靠工質顯熱傳熱，比熱容是關鍵物性參數，汽液栓的振蕩特性與汽化潛熱大小有關。Schneider等[2]認為具有最佳汽化潛熱值的工質可使振蕩熱管傳熱性能最優。汽化潛熱太小，氣泡生成得多而快，蒸發段全部為氣體，將導致傳熱惡化；反之，氣泡生成少而慢，壓力脈沖小，影響振蕩頻率和幅度。若(dp/dT)sat較大，小溫差即可引起大的壓力波動，振蕩效果好。Charoensawan等[3]的研究采用水、乙醇和R123三種工質，發現充注水的振蕩熱管內徑為2.0 mm時熱阻最小，內徑為1.1 mm時熱阻最大。曲偉等[4]對以水為工質的回路振蕩熱管進行穩態機制研究，認為大功率穩態運行時，顯熱傳熱量占總傳熱量的比例遠超過潛熱傳熱量，汽化潛熱對運動的驅動力、循環流動速度和溫度振蕩程度作用關鍵。Zhang等[5]對FC72、水、乙醇3種工質回路振蕩熱管的熱力振蕩特性進行研究，認為振蕩周期主要與汽化潛熱有關，而振蕩幅度取決于表面張力大小。……