文章导读
热量传递在日常生产生活中无处不在,比如电子产品的散热,人体健康及热舒适性,余热及可再生能源的热利用等。热管作为一种高效传热装置,广泛应用于手机和电脑的散热及工业换热器。目前主流热管均为刚性热管,无法弯折变形,难以满足日益增长的传热需求,如柔性电子产品散热、复杂表面热管理(如人体热管理)、热源与热负荷不在同一平面或者有位置变化的情形等。
基于鱿鱼的多触手结构和脉动热管的工作原理,我们开发了一种可用于多路传热的仿鱿鱼柔性热管(图1)。该柔性热管包括三个回路模仿鱿鱼的触手,每个触手都可以单独弯折具有优异的柔性特征,而且不同的触手可以同时加热或冷却不同的位置,即使热负荷的温度各不相同。另外,热管的加热端和冷却端连接毛细铜管,可以进一步降低传热热阻。该成果以“Squid-like soft heat pipe for multiple heat transport”为题,发表在《Droplet》上,并被国际知名媒体AZOM报道。(新闻报道可于文末扫码阅读。)
该柔性热管的每个触手回路都由粗细不同的两种铁氟龙毛细管构成,由于加热和冷却过程在不同粗细的管子内部形成的压力不同,从而在热管内部形成气泡和液柱的单向流动(图2),进而强化热管传热过程。我们进一步通过实验研究了该柔性热管在不同加热功率,不同弯折角及不同倾角下的传热特性(图3)。实验结果表明该柔性热管的等效导热系数可以高达6750W/(m·K),弯折角对传热性能的影响有限,等效导热系数随着倾角的增加而升高。
该柔性热管模仿鱿鱼结构并利用脉动热管工作原理,不仅具有优异的传热特性和柔性特征,还具有良好的多路传热性能(图4),可用于同时加热或冷却不同的热负荷。红外图像(图4b)显示加热管路温度非常均匀,体现出其优异的传热性能。此外,该柔性热管还可以根据实际应用调整触手的数量和长度。此项研究为柔性热管的发展提供了崭新的思路,其在先进能源及热管理领域具有广阔的应用前景。
作者简介
通讯作者:范金土
香港理工大学
范金土,香港理工大学时装及纺织学院讲座教授,主要研究方向包括传热传质,人体及服装热湿管理,先进纤维材料等。
第一作者:康占肖
香港理工大学
康占肖,香港理工大学时装及纺织学院研究助理教授,博士毕业于香港大学机械工程系,主要研究方向包括传热传质,热管,CFD, 微流控等。
期刊简介
Droplet旨在成为跨学科的高水平学术交流平台,展示液滴和气泡相关领域的前沿研究成果,推进国际科研传播与合作。
本文获AZOM媒体报道,新闻题目《Soft Heat Pipes Inspired by Squids》
链接:
https://www.azom.com/news.aspx?newsID=60305
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