高性能柔性環(huán)路熱管設(shè)計與熱特性分析

徐光明，邵博，李南茜，趙晨陽，鄭宿正，陸燕

（1 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所，上海 200083；2 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

日益嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境污染問題推動了新能源新技術(shù)的革新，使得高效冷卻、強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)等有效熱管理技術(shù)在面臨重大挑戰(zhàn)的同時也帶來了行業(yè)新的發(fā)展機(jī)遇。環(huán)路熱管（loop heat pipe,LHP）發(fā)軔于20 世紀(jì)70 年代初的蘇聯(lián)，是一種由傳統(tǒng)熱管改進(jìn)而來，通過多孔介質(zhì)中毛細(xì)管力驅(qū)動流體循環(huán)、利用蒸發(fā)/冷凝相變潛熱傳遞熱量的被動高效傳熱裝置。LHP 與傳統(tǒng)熱管的區(qū)別在于毛細(xì)結(jié)構(gòu)僅存在于蒸發(fā)器中，且氣液管線分離，大大降低了流動阻力。因此，和傳統(tǒng)熱管相比，LHP具有遠(yuǎn)距離傳熱能力強(qiáng)、可逆重力運(yùn)行以及結(jié)構(gòu)靈活等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)愈加復(fù)雜的熱管理環(huán)境。迄今為止，LHP已經(jīng)憑借著性能優(yōu)勢和高可靠性在空間熱控技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛認(rèn)可。

目前，研究人員正致力于將LHP 的應(yīng)用推廣至更高功率水平和復(fù)雜集成性的航天和地面工業(yè)，如面向深空探測等宇航任務(wù)的不同溫區(qū)LHP，也有用于解決現(xiàn)代電子冷卻方案的平板式、小微型、多蒸發(fā)器等新結(jié)構(gòu)LHP。近年來，基于LHP的柔性傳熱部件成為新的發(fā)展趨勢，其實(shí)現(xiàn)方式主要包括利用金屬本身的延展性通過小截面的細(xì)長管路、金屬波紋管、局部螺旋盤繞狀和有機(jī)聚合物式軟管等形式實(shí)現(xiàn)彎曲變形的功能。然而，小直徑的管線配合螺旋盤繞形式才能夠提供較高的柔度和較大形變，帶來的后果是大大增加了管線長度和流動阻力而有效傳輸距離卻難以提高。……