由于低溫?zé)峁艹踔饕糜诳臻g的溫度控制,因此以往大多數(shù)的研究都是針對(duì)無重力影響的低溫?zé)峁?[1] 。隨著低溫超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展,重力輔助低溫?zé)峁艿难芯砍蔀榱艘粋€(gè)新的熱點(diǎn)。在地面應(yīng)用時(shí),低溫?zé)峁芸梢岳弥亓\(yùn)行,大大加強(qiáng)了冷凝液體返回蒸發(fā)段的抽吸力,從而提高了傳熱能力,而且液體有了較高的壓頭。因此,重力輔助熱管通常采用簡(jiǎn)單的管芯結(jié)構(gòu),甚至完全不用管芯,使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳熱能力提高。傳熱量增加意味著工質(zhì)循環(huán)速度的加快,也就相應(yīng)地要求增加熱管的工質(zhì)充裝量。因此,重力熱管中的工質(zhì)數(shù)量一般也比較多。在實(shí)驗(yàn)中要測(cè)定的性能主要有大傳熱能力隨工作溫度、傾斜角度、充裝量的變化情況,從而得出佳的充裝量和傾斜角。對(duì)于有管芯的重力熱管還要測(cè)定管芯網(wǎng)格大小以及層數(shù)的影響。對(duì)重力熱管大傳熱能力的影響因素主要有:傾角β、熱管充注量m、運(yùn)行溫度T。大熱流密度qcr隨網(wǎng)芯層數(shù)的增加而減少,當(dāng)層數(shù)相同時(shí)則隨著網(wǎng)的目數(shù)、管徑、冷凝段長(zhǎng)度、蒸發(fā)段長(zhǎng)度的增加而增加。
力熱管在工質(zhì)足夠多、放置角度又比較大時(shí),幾乎不可能出現(xiàn)毛細(xì)限,可能之前已達(dá)到沸騰極限或干涸極限。較多的工質(zhì),尤其對(duì)于無管芯的光管來說,常常有一部分液體集聚在管的底部,對(duì)于小傾角的情況有較厚的液膜會(huì)使熱管的溫差增加。另外熱流增加時(shí)蒸汽流速加快,厚的液膜使蒸汽通道變窄,蒸汽對(duì)回流液體的剪切和攜帶作用也加強(qiáng)了,達(dá)到一定程度就會(huì)使回流中斷,達(dá)到攜帶限。在較多工質(zhì)的情況下工作,在冷凝段容易形成阻塞液柱,這種液柱或者比較穩(wěn)定地浮在一個(gè)位置上,或者上下波動(dòng),但都能部分阻塞冷凝段,妨礙熱管工作。無管芯重力熱管中還會(huì)出現(xiàn)淹沒現(xiàn)象,此類現(xiàn)象類似于攜帶現(xiàn)象,由于蒸汽攜帶液滴流向冷凝段,可以聽到液滴在冷凝段撞擊管壁的聲音,此現(xiàn)象并不影響熱管的正常運(yùn)行,但是由于液滴在冷凝段積聚使冷凝段的徑向熱阻增大,反映出冷凝段外壁溫度下降。當(dāng)液體積聚到一定程度以后其重力克服蒸汽流的剪切力而落下,冷凝段溫度有波動(dòng)。

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