Boukhanouf[12]做实验比较了红铜板扩散热阻与均温板的热阻,均温板的尺寸为240mm×200mm,厚度为2mm,底部加热面积100mm×60mm,烧结铜粉的方式作为毛细结构,工质流体选用蒸馏水,使用红外线摄影技术测量其蒸发的表面温度,温差保持在4℃以内。实验结果表明当均温板底部的热流密度达到28W/cm2 时,其扩散阻值为0.0007K/W,此时其热阻值约为相同尺寸铜板热阻的1/40,充分地说明均温板有很好的热扩散能力。
Vadakka等[13]发现单个碳纳米管的导热系数可达2000-3000W/(m·K),如果以碳纳米管作为吸液芯就可以提高热管的导热系数,于是制作了以碳纳米管作吸液芯的平板热管,研究表明该平板热管的传热性能要比铜芯结构平板热管好。
从以上的研究进展可以看出,目前各国学者对平板热管的研究重点都放在毛细芯结构上,因为毛细芯的结构极大地影响着平板热管内的工质循环和相变换热,毛细芯的制作是最为关键问题。目前毛细芯的制作方法主要有以下几种:烧结、铜网以及金属薄膜等。近几年,很多学者还研究了其他不同结构的吸液芯对热管性能的影响,几类比较常见的有纤维毡、沟槽芯和烧结金属芯等。
2 、数值模拟进展
姚寿广等[14]针对高热流密度负荷下舰载大功率行波管的散热问题研制了一种平板式热管。该平板热管的形式与一般的热管不同,它将各单根热管的蒸发段和冷凝段端部互联以提供较好的等温性,是一种新型并联结构形式的平板式热管。为考察该平板式热管的初步运行性能,先建立了合理的数学模型,对整个平板式热管进行了数值计算,并开展实验来验证模型的可靠性,两者为该新型平板式热管的实际应用提供了依据。
Jiao 等[15]建立了一个数学模型,该模型可用来计算梯形槽平板热管的薄膜轮廓线、热流密度分布、接触角及最大蒸发传热效率。他们指出表面张力和分离压力不仅影响薄膜厚度,还会影响分界面的表面温度和热流密度的分布。运用该数学模型可以预测出待测热管的最佳换热能力。
寇志海等[16]提出一种具有整体式微槽群吸液芯的新型平板热管。首先建立模拟平板热管传热传质的数学模型,得出平板热管内蒸汽和液体的速度场、温度场以及压力场。然后进行实验研究该新型平板热管的传热性能,结果表明新型微槽群平板热管的导热系数是其管壳材料导热系数的12.3倍,同时还具有良好的均温特性。数值模拟与实验结果吻合良好。
程川[17]开展双面微矩形槽道平板热管的设计与传热分析。他在运用宏观有限元分析软件进行微流体分析仿真时,发现仿真结果与实验数据存在巨大误差,这是由于微矩形槽道平板热管的尺度较小,该区域内的热流体行为将表现出强烈的尺寸效应。故作者基于蒸发薄液膜传热原理建立平板热管的传热模型,运用四阶Runge-Kutta算法求解模型,得出微槽道轴向及径向的气液分布、蒸发薄液膜厚度、热流密度分布以及温度分布,并开展实验进行测试,最终传热模型计算结果与实验数据吻合良好。