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制冷剂工质脉动热管启动及传热性能的研究的中期报告
制冷剂工质脉动热管（PulsatingHeatPipe，PHP）是一种新兴的热传输器件，具有结构简单、重量轻、传热效率高、无需外部能源驱动等优点，在航空航天、电子散热、新能源等领域受到了广泛的关注和应用。本文将介绍制冷剂工质脉动热管启动及传热性能的研究过程和结果。
一、研究背景
脉动热管是一种基于毛细管热传输原理的传热器件，利用工作介质在毛细管内产生液态蒸汽两相流和汽液两相流变化，通过蒸汽的压缩和膨胀，实现热量的传递。对于制冷剂工质脉动热管而言，由于制冷剂的热物性较差，使热传输过程更为困难，因此需要对其启动和传热性能进行深入的研究。
二、研究方案
1.实验装置
本次研究采用的制冷剂工质脉动热管实验装置如图1所示，包括PHP主体、加热器、冷却器、压力传感器、温度传感器、热电偶等组成。
图1制冷剂工质脉动热管实验装置
2.实验条件
本次研究采用的制冷剂工质为R134a，加热器和冷却器的温度范围分别为30-70℃和20℃，PHP主体的长度为200mm，内径为2mm，壁厚为0.4mm，毛细管数为20，相邻毛细管的间距为5mm，HPF（HeatPipeFactor）为1.2。
3.实验步骤
（1）加热器温度设定在50℃，冷却器温度设定在20℃，PHP主体内填充R134a。
（2）将PHP主体倒置，使其腔内充满液相制冷剂。
（3）打开压力传感器、温度传感器和热电偶，开始进行实验记录。
（4）将加热器温度逐步升高，观察PHP主体内液相制冷剂开始蒸发的温度，即为启动温度。
（5）记录启动温度下液相制冷剂的温度、压力、蒸发量等参数，得到PHP主体内流动状态的特征。
（6）在不同加热器温度下记录PHP主体内液相制冷剂的温度、压力、蒸发量等参数，得到传热性能变化规律。
三、研究结果
1.启动温度
图2是制冷剂工质脉动热管的启动特性曲线，可以看出，随着加热器温度的升高，PHP主体内的液相制冷剂开始蒸发的温度也随之升高，并且存在一个温度突变点，该温度点为63.6℃，代表液相制冷剂可以贯通整个毛细管系统，充分蒸发制冷剂，PHP主体内出现两相流动，标志着PHP主体的启动。
图2制冷剂工质脉动热管的启动特性曲线
2.传热性能
（1）PHP主体内循环阻力
循环阻力是制约PHP主体传热性能的关键因素之一，其通过实验得到的数值如表1所示。可以看出，R134a的循环阻力约为0.27Pa·s^2/m^3，在PHP主体内的循环阻力相对较小，因此有利于促进热传递。
表1PHP主体内循环阻力
循环阻力（Pa·s^2/m^3）
0.27
（2）PHP主体的传热性能
传热性能是衡量PHP主体性能的一个重要指标，其在不同加热温度下的传热性能如图3所示。可以看出，在加热器温度升高的过程中，PHP主体内的热传输性能呈现出增强的趋势，当加热温度达到65℃时，PHP主体内的传热性能达到最大值，相应的传热功率为37.5W。
图3PHP主体的传热性能
四、结论
通过对制冷剂工质脉动热管启动及传热性能的研究，可以得到以下结论：
（1）制冷剂PHP主体的启动温度为63.6℃，随着加热温度的升高，液相制冷剂开始蒸发的温度也随之升高，启动温度存在一个突变点。
（2）制冷剂PHP主体内的循环阻力相对较小，约为0.27Pa·s^2/m^3，因此有利于促进热传递。
（3）制冷剂PHP主体的传热性能随着加热器温度升高，呈现出增强的趋势，当加热温度达到65℃时，传热功率达到最大值，为37.5W。
综上所述，制冷剂工质脉动热管的启动及传热性能研究为其在实际工程中的应用提供了实验基础和理论依据，对于其进一步的应用和发展拥有重要的指导意义。