CN109945703A - 相变微胶囊流体脉动热管及其系统 - Google Patents
相变微胶囊流体脉动热管及其系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109945703A CN109945703A CN201910151090.7A CN201910151090A CN109945703A CN 109945703 A CN109945703 A CN 109945703A CN 201910151090 A CN201910151090 A CN 201910151090A CN 109945703 A CN109945703 A CN 109945703A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat pipe
- pulsating heat
- closed circuit
- circuit type
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 230000008859 change Effects 0.000 title description 30
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 claims abstract 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 9
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 9
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Pipe Accessories (AREA)
Abstract
本发明提供了一种相变微胶囊流体脉动热管及其系统，包括：闭式回路型脉动热管以及充灌在闭式回路型脉动热管中的工质，工质为以改性石蜡为芯材、以三聚氰胺甲醛树脂为壁材的相变微胶囊流体，所述改性石蜡的相变温度为30℃。通过本发明的相变微胶囊流体脉动热管可以大幅降低传热热阻，提高传热效率。
Description
技术领域
本发明涉及脉动热管领域，尤其涉及一种相变微胶囊流体脉动热管及其系统。
背景技术
脉动热管(pulsating heat pipe)是一种新型热管，具有结构简单，成本低等优点。最早由Akachi于上世纪90年代提出，现在已经成功用于电子设备进行冷却。脉动热管内的工质由于受到表面张力影响，在槽道内形成随机分布的汽、液塞。在蒸发段，工质蒸发形成汽泡，随之迅速膨胀和升压，推动工质流向低温冷凝段，汽泡冷凝并收缩破裂，压力下降。由于两段存在压差以及相邻槽道之间压力的不平衡，工质在蒸发段和冷凝段之间振荡流动，从而实现热量传递。
众多影响脉动热管运行特性的参数中，工质的选择、充液率和脉动热管倾斜角度是影响脉动热管传热性能的主要因素。近年来，也有不少研究学者在工质对脉动热管传热性能的影响方面进行了广泛研究。微胶囊相变材料是微胶囊技术应用于复合相变材料制备而得到的新型复合相变材料。由于发生相变的物质被封闭在球形胶囊中，从而可有效的解决相变材料的泄露、相分离以及腐蚀性等问题，因而具有改善相变材料的性能乃至拓宽潜热技术应用领域的重要价值。现有技术中对采用微胶囊相变蓄热流体为工质的脉动热管的研究比较少，尤其是对于传热效率的提高方面。
发明内容
本发明提供了一种相变微胶囊流体脉动热管及其系统，通过以改性石蜡作为相变微胶囊的芯材、以三聚氰胺甲醛树脂作为相变微胶囊流体工质的壁材，以大幅降低脉动热管系统的传热热阻。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
本发明的一方面提供了一种相变微胶囊流体脉动热管，包括：闭式回路型脉动热管以及充灌在闭式回路型脉动热管中的工质，所述的工质为以改性石蜡为芯材、以三聚氰胺甲醛树脂为壁材的相变微胶囊流体，所述改性石蜡的相变温度为30℃。
优选地，相变微胶囊流体粒径为3μm，质量浓度为1％。
优选地，闭式回路型脉动热管的工质充灌量为50％。
优选地，闭式回路型脉动热管的倾角为90°。
本发明的另一方面提供了一种相变微胶囊流体脉动热管系统，其特征在于，包括：脉动热管加热子系统、脉动热管冷却子系统、动态数据采集系统和闭式回路型脉动热管；
所述的脉动热管加热子系统用于对所述闭式回路型脉动热管的加热端加热；
所述的脉动热管冷却子系统用于对所述闭式回路型脉动热管的冷凝端冷却；
所述的动态数据采集系统包括分别设置在所述闭式回路型脉动热管的加热端、绝热端和冷凝端的热电偶，用于测量所述闭式回路型脉动热管的加热端、绝热端和冷凝端的平均温度；
所述的闭式回路型脉动热管中的工质为以改性石蜡为芯材、以三聚氰胺甲醛树脂为壁材的相变微胶囊流体，所述改性石蜡的相变温度为30℃。
优选地，相变微胶囊流体粒径为3μm，质量浓度为1％。
优选地，闭式回路型脉动热管的工质充灌量为50％。
优选地，闭式回路型脉动热管的倾角为90°。
优选地，脉动热管加热子系统包括盘在所述闭式回路型脉动热管的加热端的电阻丝，通过控制电阻丝的温度改变所述闭式回路型脉动热管的温度。
优选地，脉动热管冷却子系统包括进水管、出水管以及包覆在所述闭式回路型脉动热管的冷却端的水浴，所述进水管和出水管分别与所述水浴连通。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的相变微胶囊流体脉动热管及其系统，通过以改性石蜡作为相变微胶囊流体工质的芯材，以三聚氰胺甲醛树脂作为相变微胶囊流体的工质壁材，能够稳定启动与稳定运行，具有较低的传热热阻，能够提高传热效率；该系统采用相变微胶囊的粒径为3μm，浓度为1％，工质充灌量为50％，脉动热管的倾角为90°，可以大幅的降低传热热阻，提高传热效率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为相变微胶囊流体脉动热管示意图；
图2为相变微胶囊流体脉动热管系统示意图；
图3为在条件1下加热功率51w时的脉动热管温度变化图
图4为在条件1下加热功率148w时的脉动热管温度变化图；
图5为在条件2下加热功率54w时的脉动热管温度变化图；
图6为条件1和条件2下脉动热管在各功率下运行时热阻随功率变化曲线图；
图7为在条件3下倾角90°时脉动热管在各功率下运行的热阻随功率变化曲线图。
附图说明：
1充液口 2截止阀 3截止阀 4截止阀 5真空表
6脉动热管冷却子系统 7出水管 8进水管 9热电偶
10电阻丝 11脉动热管加热子系统 12闭式回路型脉动热管
13水浴 14热电偶 15热电偶
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明。
图1为相变微胶囊流体脉动热管示意图，参照图1，该脉动热管包括闭式回路型脉动热管以及充灌在闭式回路型脉动热管中的工质A，所述的工质A为以改性石蜡为芯材、以三聚氰胺甲醛树脂为壁材的相变微胶囊流体，改性石蜡的相变温度为30℃。
相变微胶囊流体粒径为3μm，质量浓度为1％。
图2为相变微胶囊流体脉动热管系统示意图，参照图2，该系统包括：脉动热管加热子系统11、脉动热管冷却子系统6、动态数据采集系统(图1中为标出)和闭式回路型脉动热管12；脉动热管加热子系统11包括盘在所述闭式回路型脉动热管的加热端的电阻丝10，通过控制电阻丝10的温度改变所述闭式回路型脉动热管的温度；脉动热管冷却子系统6包括进水管8、出水管7以及包覆在所述闭式回路型脉动热管的冷却端的水浴13，进水管8和出水管7分别与水浴连通。闭式回路型脉动热管包括5个回路的脉动热管，该闭式回路型脉动热管还包括一个充液口1，三个截止阀(2、3、4)和一个真空表5。
其中，闭式回路型脉动热管12即为相变微胶囊流体脉动热管。
脉动热管加热子系统用于对所述闭式回路型脉动热管的加热端加热；脉动热管冷却子系统用于对所述闭式回路型脉动热管的冷凝端冷却。
动态数据采集系统包括分别设置在所述闭式回路型脉动热管的加热端设置4个热电偶14，绝热端设置5个热电偶9及冷凝端设置5个热电偶15，用于测量所述闭式回路型脉动热管的加热端、绝热端9和冷凝端的平均温度。
采用本实施例的脉动热管系统进行传热热阻对比实验：
实验1：选用条件1的状态下对脉动热管传热性能研究，条件1即质量浓度为1％的相变微胶囊流体，工质充液率为30％，倾角(脉动热管与水平方向的夹角)为30°。
图3为在条件1下加热功率51w时的脉动热管温度变化图，通过图3可以看出当采用质量浓度为1％的相变微胶囊流体，工质充液率为30％，倾角为30°的状态下，加热功率51w时，脉动热管能够迅速启动，启动后热端温度从95℃降低到55℃左右，脉动热管的热端热量有效传递到冷凝端，达到较好的热量传递效果。图4为在条件1下加热功率148w时的脉动热管温度变化图，当采用质量浓度为1％的相变微胶囊流体，工质充液率为30％，倾角为30°的状态下，加热功率为148w时加热端和冷凝端温度脉动范围为70～80℃、45～60℃。该工况下脉动热管壁面温度小幅高频振荡，实现稳定的脉动运行。
实验2：选用条件2的状态下对脉动热管传热性能研究，条件2即质量浓度为1％的相变微胶囊流体，充液率为30％，倾角60°。
图5为在条件2下加热功率54w时的脉动热管温度变化图，通过图5可以看出当采用质量浓度为1％的相变微胶囊流体，充液率为30％，倾角60°状态下加热功率54w时加热端和冷凝端温度脉动范围为50～80℃、35～65℃，此时脉动热管实现周期性振荡，能够稳定运行。
图6为条件1和条件2下脉动热管在各功率下运行时热阻随功率变化曲线图，通过图5可以看出，倾角60°时脉动热管传热热阻小于30°的传热热阻，热阻在加热功率为150W时达到最小，热阻值为0.6959℃/W，加热功率大于150W时，热阻增大。
实验3：为在条件3下倾角为90°时对脉动热管传热性能研究，条件3即质量分数1％，工质充液率50％，图7为在条件3下倾角90°时脉动热管在各功率下运行的热阻随功率变化曲线图，通过图7可以看出倾角为90°，加热功率252W时，脉动热管传热热阻最小，热阻值为0.066℃/W。
综上所述，通过采用相变微胶囊流体脉动热管的系统进行传热性能实验，表明相变微胶囊流体脉动热管能够稳定启动与稳定运行，具有较低的传热热阻，能够提高传热效率；质量浓度为1％的相变微胶囊流体，闭式回路型脉动热管的倾角为90°，闭式回路型脉动热管的工质充灌量为50％时，加热功率252W时，脉动热管传热热阻最小，热阻值为0.066℃/W。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种相变微胶囊流体脉动热管，其特征在于，包括：闭式回路型脉动热管以及充灌在闭式回路型脉动热管中的工质，所述的工质为以改性石蜡为芯材、以三聚氰胺甲醛树脂为壁材的相变微胶囊流体，所述改性石蜡的相变温度为30℃。
2.根据权利要求1所述的脉动热管，其特征在于，所述的相变微胶囊流体粒径为3μm，质量浓度为1％。
3.根据权利要求1所述的脉动热管，其特征在于，所述的闭式回路型脉动热管的工质充灌量为50％。
4.根据权利要求1所述的脉动热管，其特征在于，所述的闭式回路型脉动热管的倾角为90°。
5.一种相变微胶囊流体脉动热管系统，其特征在于，包括：脉动热管加热子系统、脉动热管冷却子系统、动态数据采集系统和闭式回路型脉动热管；
所述的脉动热管加热子系统用于对所述闭式回路型脉动热管的加热端加热；
所述的脉动热管冷却子系统用于对所述闭式回路型脉动热管的冷凝端冷却；
所述的动态数据采集系统包括分别设置在所述闭式回路型脉动热管的加热端、绝热端和冷凝端的热电偶，用于测量所述闭式回路型脉动热管的加热端、绝热端和冷凝端的平均温度；
所述的闭式回路型脉动热管中的工质为以改性石蜡为芯材、以三聚氰胺甲醛树脂为壁材的相变微胶囊流体，所述改性石蜡的相变温度为30℃。
6.根据权利要求5所述的脉动热管系统，其特征在于，所述的相变微胶囊流体粒径为3μm，质量浓度为1％。
7.根据权利要求5所述的脉动热管系统，其特征在于，所述的闭式回路型脉动热管的工质充灌量为50％。
8.根据权利要求5所述的脉动热管系统，其特征在于，所述的闭式回路型脉动热管的倾角为90°。
9.根据权利要求5所述的脉动热管系统，其特征在于，所述的脉动热管加热子系统包括盘在所述闭式回路型脉动热管的加热端的电阻丝，通过控制电阻丝的温度改变所述闭式回路型脉动热管的温度。
10.根据权利要求5所述的脉动热管系统，其特征在于，所述的脉动热管冷却子系统包括进水管、出水管以及包覆在所述闭式回路型脉动热管的冷却端的水浴，所述进水管和出水管分别与所述水浴连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910151090.7A CN109945703A (zh) | 2019-02-28 | 2019-02-28 | 相变微胶囊流体脉动热管及其系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910151090.7A CN109945703A (zh) | 2019-02-28 | 2019-02-28 | 相变微胶囊流体脉动热管及其系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109945703A true CN109945703A (zh) | 2019-06-28 |
Family
ID=67008041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910151090.7A Pending CN109945703A (zh) | 2019-02-28 | 2019-02-28 | 相变微胶囊流体脉动热管及其系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109945703A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110455428A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-15 | 昆明理工大学 | 一种以磁性液体为工质的脉动热管温差传感器及方法 |
| CN110986644A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 南京航空航天大学 | 一种石墨烯纳米制冷剂脉动热管 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008131507A2 (en) * | 2007-04-27 | 2008-11-06 | Schuch Ortiz Irineo Constantin | Air conditioning apparatus made of heat pipes |
| CN101376800A (zh) * | 2008-10-07 | 2009-03-04 | 山东省科学院新材料研究所 | 一种耐高温型相变材料微胶囊及其制备方法 |
| CN103113853A (zh) * | 2013-01-18 | 2013-05-22 | 青岛科技大学 | 一种悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法 |
| CN203286777U (zh) * | 2013-05-13 | 2013-11-13 | 南京师范大学 | 蓄能型太阳能振荡热管热泵供热装置 |
| CN104449587A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-03-25 | 辽宁大学 | 一种石蜡微胶囊制备方法 |
| CN105157460A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-12-16 | 东华大学 | 一种以氨水为介质，不锈钢为材质的脉动热管换热器 |
| CN109269710A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-25 | 北京建筑大学 | 一种脉动热管的压力监测系统及方法 |
-
2019
- 2019-02-28 CN CN201910151090.7A patent/CN109945703A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008131507A2 (en) * | 2007-04-27 | 2008-11-06 | Schuch Ortiz Irineo Constantin | Air conditioning apparatus made of heat pipes |
| CN101376800A (zh) * | 2008-10-07 | 2009-03-04 | 山东省科学院新材料研究所 | 一种耐高温型相变材料微胶囊及其制备方法 |
| CN103113853A (zh) * | 2013-01-18 | 2013-05-22 | 青岛科技大学 | 一种悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法 |
| CN203286777U (zh) * | 2013-05-13 | 2013-11-13 | 南京师范大学 | 蓄能型太阳能振荡热管热泵供热装置 |
| CN104449587A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-03-25 | 辽宁大学 | 一种石蜡微胶囊制备方法 |
| CN105157460A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-12-16 | 东华大学 | 一种以氨水为介质，不锈钢为材质的脉动热管换热器 |
| CN109269710A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-25 | 北京建筑大学 | 一种脉动热管的压力监测系统及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 汪双凤等: "微胶囊流体脉动热管的热输送性能", 《华南理工大学学报》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110455428A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-15 | 昆明理工大学 | 一种以磁性液体为工质的脉动热管温差传感器及方法 |
| CN110986644A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 南京航空航天大学 | 一种石墨烯纳米制冷剂脉动热管 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kadivar et al. | Annulus eccentricity optimisation of a phase-change material (PCM) horizontal double-pipe thermal energy store | |
| Tang et al. | Thermal performance enhancement of an ultra-thin flattened heat pipe with multiple wick structure | |
| Jian et al. | Design and optimization of solid thermal energy storage modules for solar thermal power plant applications | |
| CN102777874B (zh) | 直接产生蒸汽的相变储热系统及其相变储热剂的制备方法 | |
| CN103165547A (zh) | 微槽群复合相变散热器 | |
| CN109945703A (zh) | 相变微胶囊流体脉动热管及其系统 | |
| CN119720517A (zh) | 基于斐波那契分形树型翅片的复合纳米颗粒潜热系统的试验方法 | |
| Zhang et al. | Effect of inventory on the heat performance of copper–water loop heat pipe | |
| CN107084541A (zh) | 一种新型高效的太阳能多孔介质吸热器 | |
| CN115593257A (zh) | 一种基于脉动热管的充电桩热控制系统及其控制方法 | |
| CN207247565U (zh) | 一种导热结构及热水器 | |
| CN218066062U (zh) | 复合蓄热器 | |
| Kumar et al. | Heat transfer performance in heat pipe using Al2O3-DI water nanofluid | |
| CN204438871U (zh) | 一种脉动热管蓄热装置 | |
| Aytaç et al. | Investigating the impact of using magnetic-type nanofluid on the thermal performance of a solar water collector with helically coiled tube absorber | |
| Li et al. | Influence of nanofluids on the operation characteristics of small capillary pumped loop | |
| CN204678743U (zh) | 蒸发器及分体式热管换热器 | |
| CN110986400B (zh) | 具有双储液腔结构的地下储能系统及其控制方法 | |
| CN209558977U (zh) | 一种高效热能存储装置 | |
| CN207439223U (zh) | 一种底部放热式固液相变重力热管 | |
| CN107702188A (zh) | 一种有蓄热能力的热管装置 | |
| CN207963582U (zh) | 一种可变导热的热虹吸管 | |
| CN204944262U (zh) | 圆筒式相变材料控能单元结构 | |
| Kuroi et al. | The influence of groove shape on loop heat pipe performance | |
| YANG et al. | Numerical study of a cascade latent heat energy storage system based on exergy optimization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190628 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |