液氢温区脉动热管传热特性研究

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1、分类号：单位代码：密级：无学号：硕士学位论文中文论文题目液氢温区脉动热管传热特性研究英文论文题目申请人姓名：刘雨梦指导教师：甘智华教授合作导师：教授专业学位类别：工学硕士专业学位领域：制冷及低温工程所在学院：能源工程学院论文提交日期丄年、月？日论文作者签名：论文评阋人李来风研究员中科院滢化所评阅人王文教授上诲交通大学评阅人焦波教授哈尔滨理工大学评阅人洪荣华研究员浙江大学评阅人韩晓红副教授浙江大学答辩委员会主席：姜周曙教授杭州电子科技大学委员蒋宁副教授浙江工业大学委员金滔教授浙江大学委员张学军教授浙江大学委员张小斌副教授浙江

2、大学委员答辩日期浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字曰期：年月丨曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江大学有杈保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。水人授权浙江大学

3、可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书）浙江大学硕士学位论文摘要液氢温区脉动热管传热特性研究刘雨梦浙江大学制冷与低温研宂所，杭州，摘要在用低温制冷机直接冷却的对象（如超导磁体）中，经常会受制冷对象体积大小及冷却距离的限制，亟需一种高效的冷量传输方式与低温制冷机相匹配。脉动热管作为一种髙效的传热方法在过去的年受到广泛关注，但主要集中在室温温区，近几年许多学者在积极探索脉动热管技术应用于低温的可能性。特别是年新型超导材

4、料的出现使脉动热管在液氢温区的研宄与应用具有重要的意义。为此，本文开展了以下研宂工作：首先总结了低温脉动热管的研究现状，提出了液氢温区脉动热管的研宄内容和方向。在总结室温脉动热管研宄的基础上，探宂了液氢温区脉动热管的特点和传热机理。接着，设计并研制了一台液氢温区脉动热管试验装置，该装置由低温制冷机系统、脉动热管系统、数据采集系统等构成。运用软件对冷屏温度场和拉杆应力场进行了模拟分析。最后，开展了液氢温区脉动热管的初步试验研究，得到了充液率和加热功率参数对脉动热管传热性能的影响，以及脉动热管运行过程中冷凝段与蒸发段的温度随加

5、热量和时间的变化规律。在充液率时的情况下，最大加热功率为最大有效热导率为此时温差为在充液率为情况下，加热功率为时，最大有效热导率为，温差为。验证了液氢温区脉动热管的可行性。关键词：脉动热管；液氢温区；传热机理；试验台设计；试验研究；传热性能本文工作得到了国家自然科学基金（、浙江省千人计划以及国家磁约束聚变科学计划的资助。浙江大学硕士学位论文红，，浙江大学硕士学位论文，，浙江大学硕士学位论文主要符号表主要符号表英文符号横截面积努塞尔数管内径普朗特数作用力泊松数摩擦阻力系数雷诺数重力加速度角标长度绝热段质量冷凝段弯折数毛细压力

6、，绝对压力临界压力差蒸发段传热量、加热功率、热流量、液相传热功率气体状态参数气相温度饱和时间壁面宽度缩写希腊符号充液率充液率脉动热管接触角°密度动力黏度表面张力无量纲数数雅各布数卡曼数浙江大学硕士学位论文目录目录練主要符号表录表录绪论课题研宄背景及意义超导技术超导应用中的低温技术低温传热方法室温脉动热管的研究现状实验研宄理论研宄低温脉动热管的研究现状低温脉动热管的特殊性低温脉动热管的国内外研究现状低温脉动热管的关键性问题本文研宄目标和内容本章小结第二章脉动热管传热机理脉动热管技术简介脉动热管的结构脉动热管工作原理脉动热管优

7、点脉动热管的传热影响因素脉动热管理论基础传热学基础毛细力学基础微细结构液面蒸发理论脉动热管传热机理脉动热管的传热学分析脉动热管热力学分析浙江大学硕士学位论文目录脉动热管的流体力学分析脉动热管临界直径脉动热管中的主要流型本章小结第三章液氢温区脉动热管试验台设计试验仪器及其设备热管系统设计脉动热管管径的确定脉动热管单元设计：真空罩及冷屏设计机械校核热负荷计算第四章液氢温区脉动热管试验研究误差分析压力传感器误差分析温度传感器误差分析加热功率误差分析冷却时间冷却时间估算装置降温曲线脉动热管的有效热导率与充液率有效热导率计算充液率计

8、算液氢温区脉动热管试验结果分析脉动热管的温度动态分析充液率影响本章小结第五章总结与展望总结攻读硕士学位期间取得的科研成果浙江大学硕士学位论文浙江大学硕士学位论文浙江大学硕士学位论文图目录图目录图超导磁体热扩散系数随温度变化曲线图热管示意图图年专利中设计的各种脉动热管图倾角和加热功率对流型的影响图全文结构