[發(fā)明專利]一種“內(nèi)窺式”熱管可視化裝置及測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010877586.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111998706B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱躍釗;姚慧聰;王銀峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F28D15/02
• 分類號(hào): F28D15/02;F28D15/06;G01N25/02;G02B23/24
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

本發(fā)明涉及一種“內(nèi)窺式”熱管可視化裝置及測(cè)試方法。“內(nèi)窺式”熱管可視化裝置包括“內(nèi)窺式”熱管(A1或A2)、冷卻系統(tǒng)(B)、拍攝系統(tǒng)(C)和加熱系統(tǒng)(D)。其中“內(nèi)窺式”熱管(A1或A2)由熱管主體管(3A1或3A2)、透明玻璃管(4)和工質(zhì)(11)組成，通過(guò)第一可伐合金環(huán)(2)和第二可伐合金環(huán)(5)、膨脹節(jié)(6)、第一端蓋(1)和第二端蓋(7)進(jìn)行封接；透明玻璃管(4)放置在熱管主體管(3A1或3A2)內(nèi)部，內(nèi)窺鏡(22)與高速相機(jī)(20)連接，并伸入透明玻璃管(4)內(nèi)拍攝熱管主體管(3A1或3A2)內(nèi)部工質(zhì)(11)的相變及兩相流型；本發(fā)明構(gòu)建的裝置及方法適用于揭示熱管內(nèi)部工質(zhì)在金屬壁面下的相變傳熱傳質(zhì)機(jī)理，測(cè)試過(guò)程更貼近實(shí)際工況，提高了測(cè)試結(jié)果的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種“內(nèi)窺式”熱管及其可視化測(cè)試方法，特別適用于金屬熱管內(nèi)部工質(zhì)相變和兩相流機(jī)理可視化實(shí)驗(yàn)研究。

背景技術(shù)

熱管是一種高效的傳熱設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活多變的特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天電子元件散熱、動(dòng)車(chē)組散熱、石油化工、太陽(yáng)能集熱器以及余熱回收等領(lǐng)域。熱管是在受限空間內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的沸騰、冷凝以及兩相流動(dòng)現(xiàn)象，具有復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)機(jī)理。研究其相變傳熱及兩相流機(jī)理對(duì)優(yōu)化熱管結(jié)構(gòu)、提升傳熱性能具有重要作用。

在熱管的傳熱傳質(zhì)機(jī)理研究方面，電容層析成像和中子成像等技術(shù)是揭示熱管相變和兩相流傳熱特性的有效途徑。電容層析成像技術(shù)是根據(jù)被測(cè)物質(zhì)各相的介電常數(shù)獲得相態(tài)分布規(guī)律，可用于了解熱管內(nèi)工質(zhì)的兩相分布。但是難以捕捉到氣泡的形態(tài)變化和兩相流動(dòng)規(guī)律，并且存在一定的放射性危險(xiǎn)。中子成像技術(shù)是基于射線穿過(guò)物體時(shí)會(huì)發(fā)生衰減的基本原理，獲得樣品內(nèi)部工質(zhì)的空間分布和密度變化等。但對(duì)中子源的高要求也制約了中子成像的發(fā)展，且費(fèi)用高、設(shè)備笨重，安全性要求高。目前研究較多的是通過(guò)全透明材質(zhì)可視化實(shí)驗(yàn)考察熱管內(nèi)部工質(zhì)的相變和兩相流特性。申請(qǐng)?zhí)枮?01811288549.X的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種可視化脈動(dòng)熱管實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法。系統(tǒng)中脈動(dòng)熱管的豎直部分采用石英玻璃管連接熱管的彎頭部分，通過(guò)石英玻璃管的透明特征觀測(cè)脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)的運(yùn)行狀態(tài)。申請(qǐng)?zhí)枮?01620118407.9和20161006588.3分別公開(kāi)了分離式熱管可視化測(cè)量裝置和一種石英可視化熱管。上述的兩個(gè)專利均采用全玻璃材質(zhì)制成的熱管，通過(guò)高速攝像機(jī)拍攝熱管內(nèi)部工質(zhì)的蒸發(fā)冷凝現(xiàn)象。盡管玻璃可視化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚯逦挠^察到熱管內(nèi)部?jī)上嗔鲃?dòng)狀態(tài)，管壁為玻璃材質(zhì)的熱管無(wú)法真實(shí)反映工質(zhì)在金屬壁面上相變行為和兩相流傳熱機(jī)理。總的來(lái)說(shuō)，目前對(duì)于金屬壁面熱管內(nèi)部工質(zhì)的相變及兩相流動(dòng)機(jī)理的可視化探究工作未有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)熱管兩相流傳熱傳質(zhì)機(jī)理研究目前存在的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一套“內(nèi)窺式”熱管可視化裝置，本發(fā)明的另一目的是提出一種利用上述的“內(nèi)窺式”熱管可視化裝置進(jìn)行內(nèi)窺式可視化測(cè)試方法，探索金屬壁面熱管內(nèi)部工質(zhì)的相變傳熱和流動(dòng)機(jī)制。