传源南环境
能源技术
用于余热回收的毛细泵系统的制作
与实验研究
包涵黄学章
（中南大学能源科学与工程学院
湖南长沙410083）
摘要以工业余热回收为出发点，设计制作了一务可析装平板式毛细累系统。落发器的液体腔采用聚四氟乙烯材料制作，能够防止侧壁导热引起的系统失效。采用滤纸作为毛细芯，透明的PU管作为管道，抽滤瓶作为储液器，实现了系统的局部可视化。用所制作的毛细泵系统进行了落发器正置、整置、例置3种情况下的实验，实验结果表明；该系航能够在不同热源方向的情况下工作，验证了平板式毛细系在工业余热利用方面的可行性
余热回收
关键词平板式毛细泵蒸发器热源方向
中图分类号：TK115 0引言
文献标识码：A
毛细泵系统(CPL—CapillaryPumpedLoop）与热管原理相似，是一种以毛细力为循环动力，利用工质相变传递热量的环路系统。与热管不同的是，在毛细泵系统中，蒸汽与液体的通道是分开的，所以不存在热管中的携带极限，通常毛细泵系统的传热能力比普通热管大1~2个数量缓(1]。
毛细豪的概念首先由美国国家航空和航天管理局(NASA)Lewis研究中心的FJ.Stenger教授提出(2),尔后由于航天热控的需要，国际国内针对毛细系进行了大量研究。
NASA的Goddard宇航中心设计制作了CPL-1,CPL-2 和CPL-33套工程模型[3),进行了大量的实验，验证了毛细泵系统的许多特性，也发现了系统存在诸如启动围难、运行稳定性差等问题并致力于改进系统结构，取得了一定成果。在毛细芯的研制方面，俄罗斯研制的镍粉烧结毛细芯总体性能较好，其有效孔径达0.7~3μm，孔隙率达70%，渗透率在 10-数量级。在国内，华中科技大学的刘伟等15]对平板型毛细泵系统的结构设计进行了改进，在冷凝器中加人了毛细芯以抑制系统的压力波动，达到了一定效果。
目前毛细泵技术比较成熟，但其应用大多集中在航天热控方面，考虑到毛细泵系统具有换热能力强、无需外加功耗、现场布置灵活等种种优点，本文对将毛细泵系统应用于工业
余热回收的可行性进行研究。 1毛细泵系统的设计
毛细泵系统根据蒸发器结构的不同可分为圆柱式和平板式，由于平板式蒸发器能更好地与散热表面相贴合，减小接触热阻，提高系统传热效率，本文设计制作了一套平板式毛细泵系统。
如图1所示，本文设计的毛细泵系统由蒸发器、冷凝器、储液器以及蒸汽管道和冷凝管道几部分组成，循环工质为
文章编号：1672-9064(2011)04-0060-03
燕汽管道
毛维芯、
蒸发器
凝体管通
冷能器
图1毛细泵系统结构围
维液器
水。系统运行前蒸发器和冷凝器以及管道中都充满水，储液器中充人1/3体积的水，运行时在蒸发器上加热，蒸发器的蒸汽腔中的水气化，将蒸汽管道和冷凝器中部分液体压人储液器，蒸汽在冷凝器中冷凝放出热量，由于毛细力的存在，冷凝器中的水通过液体管道被吸人蒸发器，实现工质循环，系
统开始正常工作。 1.1
蒸发器的设计
1.1.1蒸发器的组装形式
蒸发器是毛细泵系统中的核心部件，考虑到所设计的毛细泵系统有可能并不成功，若采用焊接这种不可逆的方式，假如系统不能运行，则必须另购材料，重新设计制作，这将导致材料和时间的巨大浪费，故本文将蒸发器设计为用螺纹连接的可拆装式，方便了实验过程中对各部件的改进。
1.1.2蒸发器各部件的材料选择与设计
由于本文的毛细泵系统拟采用水为工质进行实验，考虑与水的相容性及导热问题，
蒸发器上板即受热面和蒸汽槽道采用的材
图2蒸发器上板
料为黄铜，导热系数为109W/(mK)，如图2所示，蒸发器受热面半径为126m，蒸汽精道为矩形槽道，截面尺寸为3mmx 5mm。
基金项目：湖南省研究生创新基金项目(2009s8x1081）
作者简介；包涵(1987-)，男，江西就州人。项士生，主要研究方向为毛细系环路的应用。
2011.NO.4.
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