影響低溫?zé)峁艿墓ぷ鳂O限主要有:毛細(xì)力限、聲速限、攜帶限、沸騰限和干涸限等。事實上,并不是每一種工作極限都會在熱管工作中出現(xiàn),對于特定型式的低溫?zé)峁芡ǔＶ挥衅渲心骋环N傳熱極限占主導(dǎo)地位。
　　帶有毛細(xì)芯的無重力輔助低溫?zé)峁芾靡后w低溫工質(zhì)對毛細(xì)芯浸潤產(chǎn)生的毛細(xì)力作為熱管的驅(qū)動力,使液態(tài)低溫工質(zhì)從熱管的冷凝段回到蒸發(fā)段。當(dāng)整個氣體液體循環(huán)壓力降與大毛細(xì)壓頭達(dá)到平衡即為毛細(xì)力傳熱極限。達(dá)到這個狀態(tài)后,只要稍許加大蒸發(fā)量或減少冷凝量,蒸發(fā)段即發(fā)生干涸和過熱。毛細(xì)極限往往在工作溫度區(qū)域出現(xiàn),因此需要特別注意。對于沒有毛細(xì)芯的重力輔助熱管(即熱虹吸管),由于液體自身的重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液體回流的阻
　　力,因此一般情況下不會出現(xiàn)毛細(xì)極限。如果降低冷凝段溫度,使蒸發(fā)段出口達(dá)到聲速,進(jìn)而達(dá)到壅塞流的條件,繼續(xù)降低冷凝段溫度傳熱量不會增加,蒸發(fā)段內(nèi)溫度也不變,在此條件下熱管溫度沿軸向的變化很大,這就是所謂的聲速傳熱極限。
由于在熱管中蒸汽和液體流動方向相反,因此在液—汽分界面上存在剪切力。如果蒸汽的速度足夠高,液體就會被蒸汽扯下并帶走。發(fā)生攜帶現(xiàn)象后,一旦液體回輸系統(tǒng)無法補(bǔ)償工質(zhì)循環(huán)流量的增加就會使蒸發(fā)段突然燒干。
對于充注量較多的帶毛細(xì)芯熱管,當(dāng)熱管處于小熱流量的情況下,熱量的傳遞一部分通過吸液芯和液體傳導(dǎo)到達(dá)汽液分界面上,另一部分則通過自然對流到達(dá)汽液分界面并使液體蒸發(fā)。如果熱流量增大并在吸液芯中引起熱點(diǎn),與管壁接觸的液體將逐漸過熱,并在核化中心生成汽泡,進(jìn)而阻礙液體的循環(huán)。因此熱管蒸發(fā)段與管壁接觸的液體生成氣泡時的大傳熱量就是沸騰極限。
對于沒有毛細(xì)芯的重力輔助熱管或者是沒有網(wǎng)芯覆蓋的槽道熱管,由于沸騰產(chǎn)生的汽泡能夠很快溢出,加強(qiáng)換熱反而是有利的。對于這類熱管即使熱流量增大也不會出現(xiàn)沸騰極限。但是當(dāng)處于大熱流量的情況下,這些汽泡可能形成汽膜,導(dǎo)致壁面溫度突然升高,這時就達(dá)到了這種熱管的沸騰極限。如果熱管的充注量較少,蒸發(fā)段底部沒有形成液池,在還沒有達(dá)到沸騰極,在冷凝液回流到蒸發(fā)段底部之前就已經(jīng)蒸干,達(dá)到了熱管的干涸極限。所以干涸極限和沸騰極限都是對于徑向傳熱的限制,因此不會同時出現(xiàn)。

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