AMTEC內(nèi)毛細泵回路流動與換熱機理研究.pdf

1、堿金屬熱電直接轉換器(Alkali Metal Thermal to Electric Converter-AMTEC)是利用β”-Al2O3固體電解質對離子是良導體，對電子絕緣的特性的一種發(fā)電裝置，具有轉換效率高、無運動部件等特點，是一項在太空和地面應用領域里很有前景的技術。AMTEC的功率不僅受到熱端溫度、冷端溫度的影響，還受到毛細泵性能的影響。毛細泵的通流性能直接影響轉換器的效率，毛細泵性能的可靠性主要由發(fā)生在多孔芯蒸發(fā)器的液態(tài)鈉

2、相變的熱力學極限決定，因此研究毛細泵內(nèi)流體流動與換熱機理是很有意義的。
　　 本文建立了一個動力學和熱力學耦合的二維軸對稱數(shù)值計算模型，采用相位場方法對氣-液界面進行捕捉，通過在方程中添加源項來模擬相變和毛細力。該模型可以較方便求出毛細泵的壓力場、速度場、溫度場，可以較準確地追蹤氣-液界面，并能解決了氣-液界面處速度和壓力的不連續(xù)問題。利用該模型模擬和分析了毛細泵的流動特性、換熱特性和可靠性等。
　　 模擬結果表明，毛細

3、泵流動性能隨著平均孔徑、孔隙率、溫度、導熱柱和蒸發(fā)器材料熱導率的增大而提高，隨著電流和輸運芯材料熱導率的增大而降低；毛細泵的蒸發(fā)速率隨著蒸發(fā)器孔隙率、導熱柱和蒸發(fā)器材料的熱導率的增大而提高，隨著輸運芯孔隙率和材料熱導率的增大而降低；毛細泵的蒸發(fā)速率和熱效率沒有受到平均孔徑的影響；毛細泵熱效率受蒸發(fā)器材料的影響較小，受輸運芯材料的影響較明顯，隨著輸運芯材料熱導率的的增大而降低；毛細泵臨界孔徑隨著熱端溫度和電流的增大而降低，隨著孔隙率的增大