复合吸液芯微细直径热管的传热性能分析

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2018.03.007

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2018, Vol. 46 ›› Issue (3): 42-48.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2018.03.007

复合吸液芯微细直径热管的传热性能分析

李勇¹谢培达²周文杰¹廖伯良¹何柏林¹陈创新²

1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州 510640; 2．广东新创意科技有限公司，广东广州 510520

收稿日期:2016-08-17 修回日期:2017-12-01 出版日期:2018-03-25 发布日期:2018-03-01
通信作者: 李勇(1974-)，男，博士，教授，主要从事微成型、微结构设计与制造技术研究 E-mail:meliyong@scut.edu.cn
作者简介:李勇(1974-)，男，博士，教授，主要从事微成型、微结构设计与制造技术研究
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51675185);广东省科技计划项目(2016B090918096);广东省自然科学基金资助项目(S2011010002225);广州市科技计划项目(201707010071)

Analysis of the Thermal Performance of Micro-Diameter Heat Pipes with Composite Wick

LI Yong¹XIE Peida¹ ZHOU Wenjie¹ LIAO Boliang¹ HE Bolin¹ CHEN Chuangxin²

1． School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640， Guangdong，China; 2． Guangdong Newidea Technology Co．，Ltd．，Guangzhou 510520，Guangdong，China

Received:2016-08-17 Revised:2017-12-01 Online:2018-03-25 Published:2018-03-01
Contact: 李勇(1974-)，男，博士，教授，主要从事微成型、微结构设计与制造技术研究 E-mail:meliyong@scut.edu.cn
About author:李勇(1974-)，男，博士，教授，主要从事微成型、微结构设计与制造技术研究
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China(51675185)，the Science and Technology Planning Project of Guangdong Province(2016B090918096)and the Natural Science Foundation of Guangdong Province(S2011010002225)

摘要/Abstract

摘要： 对 3 种复合吸液芯微细直径热管( 外径 2 mm) 进行了理论分析和实验研究， 3 种吸液芯分别为铜粉丝网复合吸液芯( SMCP) 、泡沫铜丝网复合吸液芯( SMCF) 和复合丝网吸液芯( MSM) ; 结合毛细极限理论分析了这 3 种热管的极限传热功率，并分析其在不同充液率下的极限传热功率、轴向温度分布和蒸发冷凝热阻特性．结果表明: SMCP、 SMCF 和 MSM 热管的最佳充液率分别为 110%、 95%和 90%，此时其极限传热功率均为 7 W，与理论计算值接近; 3 种热管的轴向温差随着加热功率的增大而增大，其轴向温差最大值分别为 4. 22、 4. 20 和 4. 90℃; 随着加热功率的增大，蒸发热阻逐渐增大; 充液率较低时，冷凝热阻变化幅度不大，充液率较高时， SMCP 热管的冷凝热阻出现较大幅度波动，而 SMCF 和 MSM 热管的冷凝热阻相对稳定; 当3 种热管的充液率为各自最佳充液率且加热功率为 7W时，其蒸发热阻分别为 0. 437、 0. 493 和 0. 591 ℃ /W，冷凝热阻分别为 0. 167、 0. 106 和 0. 110℃ /W．

关键词: 热管, 微细直径, 复合吸液芯, 传热性能, 热阻

Abstract: In this paper theoretical and experimental studies are conducted on three kinds of micro-diameter heat pipes (MDHPs， their outer diameter is 2 mm) with composite wick． The composite wicks consist of copper powdermesh (SMCP)，copper foam-mesh (SMCF) and mesh-mesh (MSM)． By referring to the capillary limit theory， the heat transfer power of the three kinds of MDHPs is analyzed and at the same time，maximum heat transfer capability under different filling ratios， the axial temperature distribution and the evaporation and condensation thermal resistances are analyzed． The results indicate that the maximum heat transfer capabilities of the three are 7W，with the corresponding optimum filling ratios of SMCP，SMCF and MSM being 110%，95% and 90% respectively， which are close to the theoretical values of capillary limit． The axial temperature differences of MDHPs increase with the heating power，and the maximum values are 4. 22，4. 20 and 4. 90 ℃ respectively． With the increase of heating power， the evaporation thermal resistance increases gradually． The change of condensation thermal resistance is small under low filling ratio． With high filling ratio，condensation thermal resistance of SMCP heat pipe fluctuates greatly，while condensation thermal resistances of SMCF and MSM heat pipes are relatively stable． When the filling ratios of the three kinds of MDHPs and their respective optimum filling ratios and heat transfer performance reach 7W， their evaporation resistances of MDHPs are 0. 437，0. 493 and 0. 591℃ /W，and their condensing heat resistances are 0. 167，0. 106 and 0. 110℃ /W，respectively．

Key words: heat pipe, micro-diameter, composite wick, heat transfer performance, thermal resistance

中图分类号:

TK124

李勇谢培达周文杰廖伯良何柏林陈创新. 复合吸液芯微细直径热管的传热性能分析 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(3): 42-48.

LI Yong XIE Peida ZHOU Wenjie LIAO Boliang HE Bolin CHEN Chuangxin.

Analysis of the Thermal Performance of Micro-Diameter Heat Pipes with Composite Wick

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复合吸液芯微细直径热管的传热性能分析

Analysis of the Thermal Performance of Micro-Diameter Heat Pipes with Composite Wick

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