毛细相变回路(CPL、LHP、CWHP和MGHP等)是一个在航天、能源、电子、计算机领域中应用十分广泛的高效热交换系统,主要用于航天器热控、MEMS散热、CPU散热、LED散热、电子器件冷却等。本项目分析了毛细相变回路系统的热力过程与相变驱动机理,基于平衡态热力学理论,建立了反映相变驱动机制的数学模型。建立了毛细管内液柱的Lucas-Washburn方程,获得了相变毛细管中流体上升高度与毛细管半径以及热流密度的关系式。利用小扰动理论,分析研究了无重力条件下蒸发界面和冷凝界面的稳定性。研制了不同工质和材质的平板型环路热管系统,毛细芯采用金属丝网芯和双孔径烧结镍芯,研究其启动和变热负荷工况特性,分析充灌率和重力倾角对系统性能的影响。分析了平板型环路热管系统温度波动的机制,从充灌率、冷凝温度以及初始状态等方面分析其对平板型LHP系统稳定性的影响,揭示了温度波动是工质充灌率、重力倾角、热负荷、系统结构、回流液的过冷度以及工质特性等共同作用的结果。本项目研究结果对毛细相变回路的热力计算和工程设计具有一定的指导意义。
英文主题词capillary phase change loop; driving mechanism;interfacial effect; stability;temperature oscillation