一种轴向旋转振荡热管试验装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种轴向旋转振荡热管试验装置及其使用方法，轴向旋转振荡热管试验装置将轴向旋转振荡热管安装在可以调速的旋转机构上即可在不同旋转速度下，利用热电偶对所述振荡热管蒸发段，冷凝段和绝热段温度进行测量和采集，同时可对所述振荡热管内部气液两相流动进行拍摄和记录，来研究所述振荡热管在所述转速下的传热性能和启动性能，并借助所述气液两相流动状态揭示转速对所述轴向旋转振荡传热机制和启动机理的影响规律。此外所述轴线旋转振荡热管可采用透明材质板式或者透明材质管式振荡热管，且内部流道的水力直径和界面形状可变，以研究不同几何特征下旋转振荡热管的传热性能等。本发明专利技术还具备操作简便，节约资源，成本低的优点。

An axial rotating oscillating heat pipe test device and its application

【技术实现步骤摘要】
一种轴向旋转振荡热管试验装置及其使用方法
本专利技术涉及振荡热管的
，具体而言，涉及一种轴向旋转振荡热管试验装置及其使用方法。
技术介绍
振荡热管是一种新型热管，可由毛细管弯折而成，结构简单且无需吸液芯。振荡热管与传统热管一样，在传热的过程中，分为三个部分，热量输入的蒸发段，绝热段，热量输出的冷凝段。而结构是由单通道折弯成蛇形多弯头循环通道。当蒸发段输入热量时，局部工质蒸发形成冷热端的温度差和压力差，从而驱动气泡和液塞微观局部振荡和宏观单向循环流动。振荡热管具有体积小、结构简单、成本低；传热性能好；适应性好等优点。在热管理中具有巨大的应用潜力。针对高效磨削过程中，产生的极大热量积聚在磨削弧区导致工件表面烧伤问题，已有人提出将振荡热管技术运用到砂轮中，利用其高导热性来强化弧区换热。而目前对于振荡热管的应用基本上处在静态条件下例如电池等电子器件当中，而对于例如砂轮磨削加工中的高转速下的强化换热应用之前，需要对旋转条件下振荡热管的传热性能和振荡热管在此工况下的启动性能进行充分研究，分析不同转速、不同物理及操作参数对其传热性能和启动性能影响规律。需要一种试验平台实现以上功能并提供在此平台上的研究方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是针对
技术介绍
提出的问题，提供一种能将振荡热管进行轴向旋转，并且可对不同轴向旋转速度、不同工质、不同蒸发端热流密度等参数进行试验同时拍摄该振荡热管内部工质的运动状态，通过测量的温度和拍摄的工质运动慢动作视频分析这些参数对于旋转振荡热管传热性能和启动性能的影响规律和作用机理的轴向旋转振荡热管试验装置及其使用方法。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种轴向旋转振荡热管试验装置，其中：包括旋转装置本体、旋转架、高速摄影装置、加热装置以及数据采集装置，旋转装置本体上安装有电机及传动调速装置，电机及传动调速装置的电机轴与旋转架传动连接，能带动旋转架按预定速度转动，旋转架包括振荡热管固定端和摄影装置固定端，振荡热管固定在振荡热管固定端上，高速摄影装置固定在摄影装置固定端上，旋转架转动时，能使振荡热管绕电机轴所在直线为轴心偏心转动，振荡热管由透明材料制作，高速摄影装置的摄像头正对着振荡热管，能拍摄到振荡热管内部工质运动的流形和运动状态，加热装置包括电源和电阻丝，电源与电阻丝连接，电源能控制电阻丝的加热功率，电阻丝与振荡热管的蒸发段接触配合，用于对振荡热管的蒸发段加热，数据采集装置包括信息采集和处理器以及热电偶，信息采集和处理器与热电偶连接，热电偶连接在振荡热管的蒸发段、绝热段和冷凝段，并以一定采样频率测量和采集振荡热管蒸发段、绝热段和冷凝段温度，将温度信号传递至信息采集和处理器，高速摄影装置能与信息采集和处理器连接，将采集的视频信号传输至信息采集和处理器。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的轴向旋转振荡热管试验装置还设置有若干组电刷和导电滑环，电刷和导电滑环二者一个固定在旋转装置本体上，一个固定在旋转架上，相应的电刷和导电滑环滑动接触配合，电源通过一组电刷和导电滑环与电阻丝连接，信息采集和处理器通过另一组电刷和导电滑环与热电偶连接。上述的振荡热管为平板式振荡热管或管式振荡热管。上述的电机及传动调速装置的电机轴与旋转架的中间位置固定连接，振荡热管固定端和摄影装置固定端对称地设置在旋转架的两端。上述的信息采集和处理器为电脑。轴向旋转振荡热管试验装置的使用方法，其特征是：包括以下步骤：步骤一、确定振荡热管截面形状和几何尺寸，确定研究的工质种类及其充液率，将振荡热管抽真空至设定真空度，按所需研究的充液率将所需的工质注入振荡热管中；步骤二、设定振荡热管的加热温度以及转速，将设定值输入电源和电机及传动调速装置，使电阻丝以预定功率加热，旋转架以预定速度旋转；步骤三、开启电源、电机及传动调速装置，为振荡热管提供热载荷和轴向旋转运动，同时开启高速摄影装置，拍摄振荡热管在预定加热功率和轴向旋转运动下内部两相流动状态；热电偶以一定采样频率测量和采集振荡热管蒸发段、绝热段和冷凝段温度，信息采集和处理器接收高速摄影装置和热电偶的信息，并计算振荡热管在不同温度和转速下的数据指标。信息采集和处理器计算振荡热管的数据指标包括：计算振荡热管在预定加热功率和预定转速下稳定传热时的蒸发段和冷凝段平均温度；通过蒸发段和冷凝段平均温度计算蒸发段和冷凝段温差；通过加热功率和振荡热管蒸发段加热面积计算加热的热流密度；通过蒸发段和冷凝段温差、加热功率和热流密度分别计算振荡热管在该试验条件下的热阻和等效换热系数，作为评价振荡热管传热性能的指标；结合通过高速摄影装置拍摄的振荡热管传热过程中内部工质两相运动的慢动作，分析振荡热管的传热机制，即确定在所述试验条件下振荡热管内部工质运动流形和运动模式；考察振荡热管在该试验条件下，蒸发段温度随热载荷作用时间的变化趋势直至蒸发段温度达到稳态，结合高速摄影装置拍摄的振荡热管传热过程中内部工质两相运动的慢动作，分析在该试验条件下振荡热管的启动性能和启动机制。本专利技术的技术效果是：（1）本专利技术中轴向旋转振荡热管试验平台，可实现振荡热管的轴向旋转运动，以解决轴向旋转振荡热管研究中的关键技术问题。并且可以控制所述旋转装置的转速，研究不同转速的影响规律。此外，本专利技术通过导电滑环，可以实现旋转条件下对振荡热管的蒸发段可控加热功能，并且将热电偶测得的温度信号引出实现温度的采集存储和处理，用以评价轴向旋转振荡热管的传热性能和启动性能。（2）本专利技术能够在轴向旋转振荡热管运行过程中通过与之相对共同旋转的高速摄影装置可以实现对所述轴向旋转振荡热管内部工质两相运动的慢动作影像拍摄，进而能够对内部工质运动的流形和运动状态开展深入的分析，以次结合所述采集到的温度揭示轴向旋转振荡热管的传热机理和启动机理。（3）操作简便，可多次注液使用，成本低。板式振荡热管是通过螺栓紧固在基体上，失效后拆卸，烘干内部工质后再次注液使用。节约资源，降低成本。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是旋转架、高速摄影装置和板式单回路振荡热管的安装示意图；图3是试验测温曲线；图4是实施例中计算的热阻随转速变化曲线图。其中，附图标记为：旋转装置本体1、电机及传动调速装置11、旋转架2、振荡热管固定端21、摄影装置固定端22、高速摄影装置3、加热装置4、电源41、电阻丝42、数据采集装置5、信息采集和处理器51、热电偶52、振荡热管6、电刷和导电滑环7。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。本实施例的一种轴向旋转振荡热管试验装置，其中：包括旋转装置本体1、旋转架2、高速摄影装置3、加热装置4以及数据采集装置5，旋转装置本体1上安装有电机及传动调速装置11，电机及传动调速装置11的电机轴与旋转架2传动连接，能带动旋转架2按预定速度转动，旋转架2包括振荡热管固定端21和摄影装置固定端22，振荡热管6固定在振荡热管固定端21上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴向旋转振荡热管试验装置，其特征是：包括旋转装置本体(1)、旋转架(2)、高速摄影装置(3)、加热装置(4)以及数据采集装置(5)，所述的旋转装置本体(1)上安装有电机及传动调速装置(11)，所述的电机及传动调速装置(11)的电机轴与旋转架(2)传动连接，能带动旋转架(2)按预定速度转动，所述的旋转架(2)包括振荡热管固定端(21)和摄影装置固定端(22)，振荡热管(6)固定在振荡热管固定端(21)上，高速摄影装置(3)固定在摄影装置固定端(22)上，旋转架(2)转动时，能使振荡热管(6)绕电机轴所在直线为轴心偏心转动，所述的振荡热管(6)由透明材料制作，高速摄影装置(3)的摄像头正对着振荡热管(6)，能拍摄到振荡热管(6)内部工质运动的流形和运动状态，所述的加热装置(4)包括电源(41)和电阻丝(42)，所述的电源(41)与电阻丝(42)连接，电源(41)能控制电阻丝(42)的加热功率，所述的电阻丝(42)与振荡热管(6)的蒸发段接触配合，用于对振荡热管(6)的蒸发段加热，所述的数据采集装置(5)包括信息采集和处理器(51)以及热电偶(52)，所述的信息采集和处理器(51)与热电偶(52)连接，热电偶(52)连接在振荡热管(6)的蒸发段、绝热段和冷凝段，并以一定采样频率测量和采集振荡热管(6)蒸发段、绝热段和冷凝段温度，将温度信号传递至信息采集和处理器(51)，所述的高速摄影装置(3)能与信息采集和处理器(51)连接，将采集的视频信号传输至信息采集和处理器(51)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种轴向旋转振荡热管试验装置，其特征是：包括旋转装置本体(1)、旋转架(2)、高速摄影装置(3)、加热装置(4)以及数据采集装置(5)，所述的旋转装置本体(1)上安装有电机及传动调速装置(11)，所述的电机及传动调速装置(11)的电机轴与旋转架(2)传动连接，能带动旋转架(2)按预定速度转动，所述的旋转架(2)包括振荡热管固定端(21)和摄影装置固定端(22)，振荡热管(6)固定在振荡热管固定端(21)上，高速摄影装置(3)固定在摄影装置固定端(22)上，旋转架(2)转动时，能使振荡热管(6)绕电机轴所在直线为轴心偏心转动，所述的振荡热管(6)由透明材料制作，高速摄影装置(3)的摄像头正对着振荡热管(6)，能拍摄到振荡热管(6)内部工质运动的流形和运动状态，所述的加热装置(4)包括电源(41)和电阻丝(42)，所述的电源(41)与电阻丝(42)连接，电源(41)能控制电阻丝(42)的加热功率，所述的电阻丝(42)与振荡热管(6)的蒸发段接触配合，用于对振荡热管(6)的蒸发段加热，所述的数据采集装置(5)包括信息采集和处理器(51)以及热电偶(52)，所述的信息采集和处理器(51)与热电偶(52)连接，热电偶(52)连接在振荡热管(6)的蒸发段、绝热段和冷凝段，并以一定采样频率测量和采集振荡热管(6)蒸发段、绝热段和冷凝段温度，将温度信号传递至信息采集和处理器(51)，所述的高速摄影装置(3)能与信息采集和处理器(51)连接，将采集的视频信号传输至信息采集和处理器(51)。


2.根据权利要求1所述的一种轴向旋转振荡热管试验装置，其特征是：一种轴向旋转振荡热管试验装置还设置有若干组电刷和导电滑环(7)，所述的电刷和导电滑环(7)二者一个固定在旋转装置本体(1)上，一个固定在旋转架(2)上，相应的电刷和导电滑环(7)滑动接触配合，所述的电源(41)通过一组电刷和导电滑环(7)与电阻丝(42)连接，所述的信息采集和处理器(51)通过另一组电刷和导电滑环(7)与热电偶(52)连接。


3.根据权利要求1所述的一种轴向旋转振荡热管试验装置，其特征是：所述的振荡热管(6)为平板式振荡热管或管式振荡热管。


4.根据权利要求2所述的一种轴向旋转振荡热管试验装置，其特征是：所述的电机及传动调速装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅玉灿，钱宁，游国庆，徐九华，姜帆，李万杰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32