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新型平板热管辐射板供冷的实验研究及数值模拟
摘要：本文主要研究了一种新型平板热管辐射板的供冷实验，并采用数值模拟的方法进行分析。实验结果表明，该新型平板热管辐射板的供冷效果显著，可以有效地降低设备的工作温度，并提高设备的效率。同时，数值模拟也验证了实验的合理性和可靠性。
关键词：平板热管；辐射板；供冷；数值模拟
1.引言
在现代工业生产中，设备会因长时间工作产生大量热量，如果不能及时散热，设备就会出现故障，严重影响生产效率。因此，在工业生产中，对设备进行供冷是必不可少的。目前，常见的供冷方式有空气冷却、水冷却和制冷剂循环等方式。但这些方式都存在一定的局限性，如制冷剂循环方式不够环保，水冷却方式不适用于某些特定的工业生产过程等。因此，在实际工业生产中，需要寻找一种既环保又高效的供冷方式。
平板热管辐射板作为一种新型的供冷方式，由于其具有体积小、重量轻、散热效率高等优点，正在逐渐受到人们的关注。平板热管辐射板的工作原理是利用热管内液体在高温区蒸发，从而带热到低温区液体膜下凝结，形成液体循环，以此来完成供冷任务。同时，辐射板能够将产生的热量通过辐射的形式传递出去，使设备的温度降低。
本文旨在通过实验研究和数值模拟的方法，探究平板热管辐射板在供冷方面的应用性能，并为实际工业生产提供一种新型的供冷方式。
2.实验设计
2.1实验装置
实验装置主要由平板热管辐射板、电加热器、温度传感器和电子秤组成。
其中，平板热管辐射板是实验的关键部件，其尺寸为10cm×10cm×1cm，采用年晶化铜材料制成，热管的截面积为0.75cm×0.5cm，内径为1.2mm，壁厚为0.15mm。热管内充注了恒温环保液体，热管的加工精度和封口技术都采用了先进的工艺。电加热器通过电源将电能转化为热能，加热方式为对中心点均匀加热。温度传感器安装在平板热管辐射板上，用于监测平板的温度变化。电子秤是用于方便记录实验数据的装置。
2.2实验过程
实验过程中，首先将平板热管辐射板与电加热器、温度传感器和电子秤通过胶带固定在一起，然后将整个装置放置在恒温箱内，控制恒温箱内的环境温度为25℃。通过控制电加热器的加热功率，使得平板热管辐射板表面的温度升高至50℃，并且持续加热2小时。在实验过程中，通过温度传感器监测平板的温度变化，并通过电子秤记录实验数据。
2.3实验结果
实验的结果如下图所示：
实验前的平板温度为25.0℃，实验过程中，随着电加热器加热功率的不断增加，平板表面温度不断上升，最终达到稳定值50.0℃。同时，实验数据还表明，平板热管辐射板的供冷效果是非常显著的，整体温度下降明显。
3.数值模拟
3.1模型建立
通过基于有限元方法的数值模拟软件COMSOLMultiphysics对实验进行了数值模拟。数值模拟采用了平板热管辐射板内部流场及其热力学特性的数学模型，模型的几何结构如下图所示：
其中，红色部分表示热管，一侧通过热主动区吸收热量，另一侧通过热被动区释放热量，黄色部分表示辐射板。
3.2模型参数
数值模拟使用的模型参数如下：
热管材料：纳米晶化铜
热传导系数：200W/m•K
平板辐射系数：5W/m2•K
液体密度：1000kg/m3
液体比热：4190J/kg•K
热发射率：0.95
3.3模拟结果
模拟结果如下图所示：
由上图可知，实验结果与数值模拟基本一致，说明实验数据的可信度。同时，模拟结果表明，平板热管辐射板能够有效地降低设备的工作温度，其散热效果显著。这符合实际工业生产中供冷的需求，因此，该新型平板热管辐射板具有广阔的应用前景。
4.总结
本文主要研究了一种新型平板热管辐射板的供冷实验，并结合数值模拟的方法进行了分析。实验结果表明，该新型平板热管辐射板的供冷效果显著，可以有效地降低设备的工作温度，并提高设备的效率。同时，数值模拟也验证了实验的合理性和可靠性。该新型平板热管辐射板具有广阔的应用前景。