摘要：文章以氣-氣熱管換熱器為研究對(duì)象，通過(guò)改變外界條件如溫度、濕度來(lái)獲得對(duì)熱管傳熱系數(shù)K的影響，以控制變量法分析試驗(yàn)結(jié)果，表明外界溫度越高，傳熱性能越差;濕度越大，傳熱性能越好。
關(guān)鍵詞：氣-氣熱管;傳熱系數(shù);新疆特殊氣候
1概述氣-氣熱管應(yīng)用于新疆的特殊氣候下，其傳熱系數(shù)的性能變化尚不明確。例如，流經(jīng)熱管的冷、熱流體的物性如密度、溫度、濕度、流體的流速、環(huán)境的輻射等，都會(huì)對(duì)熱管的性能指標(biāo)的傳熱系數(shù)K產(chǎn)生極大的影響。特別是自然環(huán)境下，上述因素的變化幅度較大，對(duì)熱管應(yīng)用的效果影響也很大，尤其是新疆有自己獨(dú)特的氣候特點(diǎn)：氣候干燥、早晚溫差變化大、白天輻射較強(qiáng)等等，多種因素綜合影響，使得熱管的性能大為改變。本文以氣-氣熱管的傳熱系數(shù)為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量新疆一年四季典型氣候條件下熱管的傳熱系數(shù)，分析環(huán)境因素變化對(duì)熱管性能的影響，為熱管在新疆的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)依據(jù)[1-4]。
2熱管及實(shí)驗(yàn)條件
實(shí)驗(yàn)采用重力型氣-氣熱管換熱器，其冷端暴露于自然環(huán)境中，熱段由試驗(yàn)裝置人為控制(恒定不變)。實(shí)驗(yàn)中采用的是建大仁科的溫度變送器型號(hào)為0608091，設(shè)備精度為0.1℃，當(dāng)設(shè)定程序后，儀器能長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量和儲(chǔ)存溫度和濕度[5]。試驗(yàn)中，熱管垂直放置，熱端溫度、冷熱端壓差都不變的情況下，測(cè)試了新疆典型環(huán)境下一天不同時(shí)間段的熱管傳熱系數(shù)，采取的數(shù)據(jù)是從北京時(shí)間8點(diǎn)測(cè)量至北京時(shí)間20點(diǎn)，期間每30分鐘測(cè)量一次，一次測(cè)三組數(shù)據(jù)，最后的結(jié)果取算術(shù)平均值。
3三種新疆典型氣候的數(shù)據(jù)分析
3.1雨雪環(huán)境下的熱管傳熱系數(shù)
通過(guò)試驗(yàn)得出新疆雨雪環(huán)境下的熱管傳熱系數(shù)曲線圖。
3.2風(fēng)沙環(huán)境下的熱管熱傳系數(shù)
可以發(fā)現(xiàn)熱管的傳熱性能在風(fēng)沙天氣一天中呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，其曲線圖與雨雪環(huán)境下的類似。
3.3干熱環(huán)境下的熱管熱傳系數(shù)
可以明顯看出干熱環(huán)境下熱管的傳熱系數(shù)要遠(yuǎn)低于雨雪環(huán)境和風(fēng)沙環(huán)境熱管傳熱系數(shù)，干熱環(huán)境中氣溫十分高，同時(shí)夏天太陽(yáng)直射，再有夏天的環(huán)境中風(fēng)量較小，這便會(huì)弱化傳熱。
能源論文投稿期刊：《能源與節(jié)能》(月刊)曾用刊名：山西能源與節(jié)能;《山西能源》&《山西節(jié)能技術(shù)》合并，1996年創(chuàng)刊，是學(xué)術(shù)性科技刊物。主要報(bào)道國(guó)家在能源與節(jié)能方面的政策，山西具體執(zhí)行國(guó)家能源及節(jié)能政策的實(shí)際措施，山西能源基地的發(fā)展和建設(shè)探討。有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)能源與節(jié)能方面的講話、報(bào)告等。為山西的能源及節(jié)能工作者提供發(fā)表學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的窗口，發(fā)表有關(guān)能源與節(jié)能問(wèn)題的建設(shè)及論點(diǎn)，對(duì)能源工業(yè)開(kāi)發(fā)利用以及對(duì)節(jié)能進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。
4結(jié)論
試驗(yàn)中，還同時(shí)測(cè)量了一天中不同時(shí)段空氣的溫度和濕度變化(因篇幅未列出)。通過(guò)觀察不同環(huán)境下的熱管熱傳系數(shù)曲線可以得出，在雨雪時(shí)熱管的傳熱性能最好，風(fēng)沙環(huán)境的熱管傳熱系數(shù)與雨雪時(shí)大致相似，干熱環(huán)境下的傳熱性能最差，在分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)之后可總結(jié)如下：
(1)新疆烏魯木齊冬天濕度偏大，濕度平均值在75%。濕度的增加可以強(qiáng)化換熱，濕度越大就能在熱管換熱器表明形成一層液膜，液膜能與管壁形成對(duì)流并蒸發(fā)相變強(qiáng)化了傳熱性能，大量數(shù)據(jù)分析出在冬天是傳熱性能最佳。
(2)冬天通過(guò)比較同一天在不同時(shí)間段下的傳熱系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)早晚的傳熱系數(shù)與中午相較要大20%，分析發(fā)現(xiàn)新疆不僅晝夜溫差大，而且不同時(shí)間段的濕度差異也大，早晚的濕度平均值80%，這強(qiáng)化了換熱性能，而中午的濕度大致在50%，濕度差異為30%附近浮動(dòng)，導(dǎo)致中午的傳熱性能較差一些。通過(guò)數(shù)據(jù)比較，在冬天寒冷情況下早晚的熱管傳熱性能要比同一天中午時(shí)間段下的傳熱性能強(qiáng)20%。
(3)風(fēng)沙天氣下所測(cè)量出的少部分?jǐn)?shù)據(jù)與雨雪天氣下的相對(duì)比幾乎沒(méi)有差異，原因在于所測(cè)量所有風(fēng)沙環(huán)境均在冬天，即雨雪環(huán)境。而風(fēng)沙環(huán)境均伴隨著小雨或小雪，大致得出風(fēng)沙環(huán)境下熱管傳熱性能即可等同于雨雪環(huán)境下的熱管傳熱性能。
(4)干熱環(huán)境下所采集的數(shù)據(jù)均為6月份烏魯木齊自然環(huán)境，同雨雪環(huán)境和風(fēng)沙環(huán)境相比，傳熱性能要弱上40%，分析數(shù)據(jù)大致得出在夏天時(shí)溫度十分高，夏天風(fēng)通常是間歇性且風(fēng)速較小，同時(shí)夏天干熱下濕度極低，只有30%~35%，這極大影響了熱管的傳熱性能，同時(shí)環(huán)境溫度過(guò)高與蒸發(fā)端溫度差距較小，使得傳熱過(guò)程弱化，相較于雨雪環(huán)境下的熱管熱傳系數(shù)要低45%，傳熱性能最弱。
(5)分析在干熱環(huán)境下同一天不同時(shí)間段熱管的傳熱系數(shù)可得出，新疆典型氣候下早上與晚上的平均溫度在15℃至20℃，正午在35℃附近，早晚的空氣濕度在50%左右，正午下的空氣濕度只有30%，對(duì)比數(shù)據(jù)得出干熱環(huán)境下早晚的熱管傳熱性能是強(qiáng)于正午時(shí)熱管傳熱性能在30%。
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作者：*宋磊，黃龍*，彭鑫建，朱雅琦，努爾夏提·阿布來(lái)克木
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