DOC《目录》

1867年用于英国军队的移动式面包烤炉中.1892年J.Perkins的孙子L.P.Perkins和W .E.对提高管壁的传热极限提出了不少改进意见,建议可用这种改进的帕金斯管即两相闭式热虹吸管来回收烟气余热加热空气.1930年以后,在英国,前苏联、捷克及其它国家,热管在面包烤炉上得到了广泛的应用,有些管子一直可靠地工作到现在. 第二个阶段为60年代至70年代,是现代热管原理及概念的提出及在空间飞行中的成功应用阶段,同时二相闭式热虹吸管亦被称之为重力热管,应用也更为广泛.1942~l944年高格勒( R.S.Gaugler)提出了现代热管的工作原理,用毛细吸液芯回流凝结液;

1962年美国已有人预言蒸发器-结器毛细力泵原理将在空间系统中得到应用.1963年美国格罗弗( G.M.Grover)发明了用不锈钢作为外壳,采用丝网吸液芯和以钠作为工质的高效导热装置并命名为 热管 .从1964年开始,美国洛斯-拉莫斯科学实验室在格罗弗领导下开展了大量热管研究工作.1967年热管首次空间试验成功.美国首次用热管进行卫星的温度控制,即GEOS-B卫星热管系统,共运行145天,使用效果良好;

在阿特拉斯火箭周围全部布满了热管,借助这些热管使火箭容器和美国 天空实验室 轨道站的起居舱保持了均温,防止了宇宙飞行器进入大气层时外壳被强烈加热. 在此期间,重力热管的应用范围进一步扩大.前苏联首次在200t/h锅炉上安装重力热管空气预热器.捷克的斯可达工厂从1965年开始制造重力热管换热器,用作锅炉的空气预热器.除此之外,英国、日本、德国等国也开始了热管的研制工作.1969年,日本已有带翅片热管束的空气加热器,用来回收工业排气中的热能. ? 第三个阶段为70年代以后,在空间应用热管成功的基础上,热管在地面上的应用也蓬勃地开展起来了.地面应用最多的是用于工业余热回收及空调低温余热回收的热管换热器.这类换热器已系列化、商品化生产.如美国的Q-Dot公司与休斯飞机公司都有自己的产品系列.热管应用已涉及到94种行业,单管型热管换热器的余热回收量已达KW级,单管长度长达7到10m,在大型电厂锅炉中用作前置式空气预热器.分离型热管换热器的余热回收量更大,较多用于冶金、化工等行业. 1.2.2 重力热管传热与流动的CFD模拟发展历史 CFD(Computational Fluid Dynamics)作为流体力学的一个新型分支[5],它诞生于上世纪初,到20世纪60年代左右随着计算机技术的迅速发展,计算流体力学专家Merman和Cole解决了当时作为热点研究对象的跨音速飞行的计算,从此CFD逐渐演化成为一门独立的学科.起初主要研究解决一些基本的理论问题,譬如模型方程、数值方法、网格划分、程序编写及实现等,同时做了大量的传统流体力学实验与之进行比对,确定其准确性、可靠性及影响规律.到70年代末期,随着一系列理论问题的完善,CFD的主要发展方向深入到实际应用中,于是其技术开始向涉及到流体流动的各类工程问题发展,1981年,以Spalding为首的CHAM公司正式将已开发的程序包装后投入市场,使CFD软件走向了商业化道路,此后CFD的研究热潮相继在各大院校兴起.之后CFD进入到快速发展阶段,在工程应用及效果研究上取得了惊人的成绩,同时也在学术研究中得到了充分的肯定. CFD发展至今仍旧是一个相当年轻的学科,它的发展速度之快、应用范围之广、模拟效果之佳,可以说完全超出了人们的预料,在航空航天、气象、建筑、机械、水利、环境等众多领域发挥了极大的作用,并已逐渐成为有效解决工程问题的应用工具. 目前,国际上较为流行的一款CFD计算工具是由美国FLUENT公司在1983年最先投入市场的专业化商用软件FLUENT,在美国的使用覆盖率约占整个市场的60%.它是一款建立在有限体积法基础之上专业用于模拟复杂的流体流动、热传导等物理现象的计算机程序,整个软件包拥有丰富的物理数学模型、先进的数值计算方法以及强大的后处理显示功能,已在航空航天、叶轮机械、石油天然气、汽车工业、电子应用、建筑设计等领域得到成功的应用,并深受相关领域专业人员的好评. 1.3 重力热管传热与流动与数值模拟的研究现状 1.3.1重力热管传热与流动的研究现状 近年来,国内外学者对重力热管换热规律的研究主要集中在热管冷凝段的凝结换热[6],而且大多理论研究都是以Nusselt无限大平板的膜状凝结理论为基础,通过实验对冷凝换热系数进行修正,得到各种各样的经验公式,以此来反映热管冷凝段的换热规律.虽然,经典的Nusselt理论解有很多的局限性,它仅适用于层流液膜,并且认为蒸汽静止,不考虑蒸汽与液膜的动量交换及摩擦应力作用.但其是目前很多冷凝换热理论的基础,因此有必要简单的介绍一下Nusselt的膜状凝理论[7]. Nusselt依据下面8点假设对纯净蒸汽在竖壁上的层状膜状凝结进行了理论研究.假设: (1) 常物性;