高温及超高温热管的相容性和传热性能

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研究论文





高温及超高温热管的相容性和传热性能
曲
伟， 王焕光
( 中国科学院工程热物理研究所， 北京 100190)
摘要: 对高温热管及超高温热管的相容性和实验件的传热性能进行了研究。提出了微电池腐蚀的机理， 说明了
材料、工质的选择匹配要求等相容性要求。设计、加工了钠高温热管及锂超高温热管， 并对热管的传热特性进
行了实验研究。高温及超高温热管工作时应注意要远离声速传热极限; 超高温热管的传热极限结果表明， 超高
温热管应工作在更高的温度和更大的热通量。
关键词: 高温热管; 超高温热管; 相容性; 传热极限
中图分类号: TK 124





文献标志码: A






文章编号: 0438- 1157 ( 2011) S1- 077- 05
Compatibi lity and heat transfer of high and super high temperature heat pipes
QUWei， WANGHu anguang
( I nstitute of Eng ineer ing Thermop hy s ics ， Chinese A cademy of Sciences ， Beij ing 100190， China)
Abstract: The compatibili t ies of high and super high temperature heat pipes w ere studied and the heat
pipes w ere designed， made and ex perimented
T he mechanism of micro cell er osion w as put forw ard，
further the compat ibility of heat pipe shell mater ial and w or king f luids w as accounted fo r
T he so dium high
temperature heat pipe and lithium super high temperature heat pipe w ere designed and ex perimented
The
heat pipes could be started up successfully， in the mean t ime the possible sonic limit should be paid
at tent ion
T he r esult s of heat t ransfer limit s show ed that the super hig h temperature lithium heat pipe
should operate at a higher temper ature and higher heat flux compared w ith that of the sodium heat pipe

Key words: high temperatur e heat pipe; super high temperatur e heat pipe; compat ibility; heat
tr ansfer limi t s
引
言
高超声速飞行器、航天飞机等在飞行时速度-
般会达到高超音速， 在翼前缘会产生很大的气动
热。传统的方法是采用特殊的材料在高温时产生烧
蚀， 通过烧蚀走掉材料的相变潜热和显热将产生的
气动热带走[ 1 -3]
。这种方法有很大的局限性， 欲使


2011- 04- 07 收到初稿， 2011- 04- 15 收到修改稿。
联系人及第-作者: 曲伟 ( 1966
) ， 男， 研究员。
基金项目: 国家高技术研究发展计划项目 ( 2007AA05Z257)。


特殊飞行器能够长时间飞行， 并保证可靠性， 驻点
的热防护问题需找到新的途径来解决。
高温热管-般采用碱金属作为工质， 碱金属的
汽化潜热很大， 在高温条件下的饱和压力也不大，


Received date: 2011- 04- 07

Correspon ding author: Prof
QU Wei， w eiqu### iet
cn
Foun dat ion item: supp ort ed by the H igh -t ech Research an d
Devel opment Program of China ( 2007AA05Z257)



同样具有传热性能高、等温性好、变热通量等特
性， 在特殊飞行器的热控制领域应该发挥作用。通
过工质的选择和特殊设计可使其热管温度超过
500、1000、1500
甚至更高。工作温度范围在
500 1100
的热管-般采用钠作为工质， 称为高温热