热管技术及其工程应用传热极限计算.docx

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1、热管技术及其工程应用传热极限计算热管技术及其工程应用热管的传热极限声速极限：热管管蒸汽流动，由于惯性力的作用，在蒸发端出口处蒸汽速度可能到达声速或者超声速，而出现堵塞现象，这时的最大传热量被称为声速极限。毛细极限：热管正常工作的必要条件是PcapPv+PlPg。假如加热量超过了某一数值，由毛细力作用抽回的液体就不能知足蒸发所需的量，于是便会出现蒸发段的吸液芯干涸，蒸发段管壁温度剧烈上升，甚至出现烧坏管壁的现象，这就是所谓的毛细传热极限。沸腾极限：热管蒸发段的主要传热机理是导热加蒸发。当热管处于低热流量的情况下，热量的一部分通过吸液芯和液体传导到汽-液分界面上，另一部分则通过自然对流到达汽-液分

2、界面，并构成液体的蒸发。假如热流量增大，与管壁接触的液体将逐步过热，并会在核化中心生成气泡。热管工作时应避免气泡的生成，由于吸液芯中一旦构成气泡后，假如不能顺利穿过吸液芯运动到液体外表，就将引起外表过热，以致毁坏热管的正常工作。因而将热管蒸发段在管壁处液体生成气泡时的最大传热量称作沸腾传热极限。粘性极限：当蒸汽的压力由于粘性力的作用在热管冷凝段的末端降为零，如液态金属热管，在这种情况下，热管传热极限将遭到限制，热管的工作温度低于正常温度时将碰到这种极限，它又被称为蒸汽压力极限。携带极限：当热管中的蒸汽速度足够高时，液汽交界面存在的剪切力可能将吸液芯外表液体撕裂将其带入蒸汽流。这种现象减少了冷凝

3、回流液，限制了传热能力。下面就以氨为工质展开五种传热极限的相关计算，氨的物性参数如下表所示：例：工质氨的热管，直径=3mm,壁厚=0.3mm,长度L=300mm，工作温度240K,l为150mm。试确定该热管的传热功率。有效长度eff一、声速极限NH在240K时的有关物理参数如下：解:3蒸汽密度=0.8972kg/m3饱和蒸汽压vP=0.10226610Pa汽化潜热fgh=1369310J/kg比热容比v=4/3=1.33分子量M=17通用气体常数oR=8.314310J/(kmolK)蒸汽的气体常数vR=8.31431017=478.47J/(kgK)汽腔的横截面积vA=26232108.3

4、)102.2(44md-?=?=将以上数据带入计算公式中，有21max,)1(2?+=vovvfgovsTRhAQ=()2136133.1224047.47833.11013698972.0108.3?+?-=844.97W声速极限的规律总结如下：二、毛细极限解:3NH在240K时的有关物理参数如下：液体密度l=681.4kg/m3液体黏度l=273810-Ns/m2液体导热系数lk=0.615W/(mK)液体的外表力系数=33.9310-N/m蒸汽密度=0.8972kg/m3蒸汽黏度v=9.16610-Ns/m2汽化潜热fgh=1369310J/kg有效毛细半径rc=1/(2N)=6.451

5、0-?m最大毛细压力max,cP=cr21.06310?N/m2垂直方向上的液体静压力vlgdcos=14.69N/m2轴向的液体静压力gllsin=0液体流道的平均半径mr=()2/+vd=1.25310-?吸液芯的横截面积wA=()4/22vidd-=7.22710-?m2吸液芯弯卷系数S=1.05(经历数据)吸液芯的空隙率=1-SNd/4=0.594吸液芯的浸透率K=()2221122-d=4.071110-?m2液体的摩擦系数lF=fglwlhKA99.6N/m2/Wm蒸汽腔的横截面积vA=4/2vd=3.8310-?m2蒸汽腔的水力半径hvr=2/vd1.1310-?m阻力系数vvf

6、Re=16蒸汽的摩擦系数Fv=()fgvhvvvvvhrAf22Re=1.57210-?N/m2/Wm将以上数据带入计算公式中，有()effvllvlclFFglgdrQ+-=sincos2=()15.01057.16.9969.1410602?+-=69.97W毛细极限的规律总结如下：三、沸腾极限解:3NH在240K时的有关物理参数如下：蒸发段长度el=0.15mm吸液芯的有效导热系数e=2.58W/(m)氨的外表力系数=33.9310-N/m蒸汽密度=0.8972kg/m3汽化潜热fgh=1369310J/kg管子径id=2.4310-m蒸汽腔直径vd=2.2310-m汽包临界生成半径br

7、=2.54710-m将以上数据带入计算公式中，有?=bvivfgveffebrrrhTlQ2ln2max,=?-7331054.2109.3322.24.2ln8972.010*.215.014.32=1456.83W沸腾极限的规律总结如下：四、粘性极限解:3NH在240K时的有关物理参数如下：蒸汽密度=0.8972kg/m3饱和蒸汽压vP=0.10226610Pa汽化潜热fgh=1369310J/kg蒸汽黏度v=9.16610-Ns/m2蒸汽腔直径vd=2.2310-?mm将以上数据带入计算公式中，有vovovoeffvfgvviAplhdQ642max,=2366323)102.2(410

8、10226.08972.015.01016.964101369)102.2(-?=26265.89W粘性极限的规律总结如下：五、携带极限解：3NH在240K时的有关物理参数如下：汽化潜热fgh=1369310J/kg蒸汽密度=0.8972kg/m3蒸气流道的的横截面积vA=3.8610-m2外表力系数=33.9310-N/m丝网数目N=7.87310?m-1丝网直径d=6.25510-m吸液心外表水力半径hsr=510225.3221-?=-dNm将以上数据带入计算公式中，有21max,2?=hsvfgverhAQ=3.8610-1369310215310225.32109.338972.0?

9、-=112.96W携带极限的规律总结如下：五种传热极限的规律总结如下：讲明：声速极限的实际数值应为图中相应数值乘以一百，单位为瓦；沸腾极限的实际数值应为图中相应数值乘以十，单位为瓦。粘性极限的实际数值应为图中相应数值乘以一万，单位为瓦。温度的单位为开尔文。饱和温度/K声速极限/W毛细极限/W沸腾极限/W粘性极限/W携带极限/W240845701457262701132501320759216227813326019798060413615315427028668540727813017428040269128153430419329055009619697440820930073521011391697504224310958110610028178182343201228711072451397924233015452113526969503244当前位置：文档视界热管技术及其工程应用传热极限计算热管技术及其工程应用传热极限计算