新开发的环路热管输送10千瓦废热：无需电力

Josiah02 · 发表于 2024-8-6 08:19:50

　　日本名古屋大学研究团队研发出一种无需电力就能输送高达10kW热量的环路热管（LHP），其热输送能力为全球最大。
　　该集团的 LHP 旨在为各个领域的节能和碳中和做出贡献，包括工业废热回收、太阳能热利用、电动汽车 (EV) 热管理和数据中心冷却。研究结果详见《国际传热传质杂志》。
　　该LHP由于蒸发器结构的改进而超越了之前最大的环路热管。与名古屋大学开发的之前LHP相比，这些改进使其尺寸减小了18%，热传输能力提高了1.6倍，传热效率提高了4倍。
　　LHP 已用于载人航天、电动汽车、气象卫星和家用电子设备。
　　参与该项目的高级研究员长野法正教授表示：“这种LHP在没有电力的情况下输送如此大量的热量，是史无前例的，实现了世界上最大的非电热量输送。”
　　“这消除了传统机械泵以前消耗的电力的需要，从而可以在没有电力的情况下实现近乎永久的热量传输。”
　　随着企业对碳足迹的认识不断提高，电动汽车行业对节能冷却方法的需求也日益增加。LHP 通过提供无需电力的冷却，帮助电动汽车提高整体效率，从而减少对电力的需求。
　　“对于电动汽车来说，维持逆变器温度对于实现最佳性能至关重要，”参与该项目的研究生肖恩·萨默斯·尼尔 (Shawn Somers-Neal) 解释道。
　　“逆变器的传统冷却方法需要能源，但我们的 LHP 无需电力即可保持温度。这不仅提高了效率，还能够处理工业所需的高热负荷。”
　　在 LHP 中，工作流体和多孔材料（称为芯）用于高效地长距离传输热量。芯通过毛细作用将工作流体吸到表面。
　　当热量施加到蒸发器时，灯芯表面的流体吸收热量并变成蒸汽。蒸汽流到冷凝器，释放热量并凝结成液体。然后液体返回补偿室，再次与灯芯接触，灯芯将其拉回表面并继续冷却循环。
　　该团队改进了 LHP 的芯管部分，使其变得更薄、更长、更宽，同时保留了其高质量的多孔特性。他们还通过缩小允许蒸汽从蒸发器逸出的通道并在侧面增加额外通道来提高热传输能力，从而增加了通道总数。
　　“环路热管 (LHP) 的独特之处在于灯芯的形状、质量和尺寸以及 LHP 的整体性能。通常，在制造较大的灯芯时，质量会下降，但这种灯芯的质量与较小的灯芯相似，”长野教授解释说。
　　“灯芯具有有助于减少厚度的芯，从而减少压降并降低工作温度。”
　　新开发的 LHP 在测试中表现出比现有 LHP 的四倍以上的传热效率。该设计非常有效，它利用灯芯产生的毛细力，在无需电力的情况下将废热输送到 2.5 米的距离。这创下了无动力热传输的记录。
　　萨默斯-尼尔表示： “这项开创性的 LHP 技术有望彻底改变多个领域的能源节约和碳中和，包括工厂废热回收、太阳能热利用、电动汽车热管理和数据中心冷却。”
　　“有效节约工厂废热，标志着向可持续能源解决方案迈出了重要一步。”

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