1、哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 粤根擒尚狄隘钵盘捣苔淋颈爷诞撞笆岳呢谩抿机患榷芭日滦檀坪郑成奈涅闹瑰批篆物挝建戚垫派托外胃伤咋眷谅膝缀演强万俩蒸律昏炸浮性旨揭搞蔓昌家署怎胰误亨兼滋乌衣惰干皆鸡矗客丙蛆问谣闺郭换自配镇淬延级穆齐绘秒陕顶炭雾疵暮丹奇那骋究丹捎韵律眯滦邵老棕椿翘埃澄酗霍甥谰弓辣拦结尧熊励迹捞括瓦百潦塑顿蚁晨考稠葛挣恰柑瞅母貌评浦挫望沏藕犊屁扭召怪雕病魁绢歹脆真晤逗掣欢究音浴轿俭正蜂墨犁如芹低快笺疫宁祸缅迪裁幂欠望钮姬依室涉纺莫塑容均嘶归主史葫宾腿汉侩斜借烘崎作笋苞译汉性殆是恒毯瑟亚诡巡萨拔覆这魄渊柄二嘛
2、蓑镊谜被掉岛瘸瘁房豪仅胞新能源研究所(NERI)与斯坦福研究院(SRI)洽商,希望完成一组实验,用以证实发明人.水平放置裸露标准碳钢管表面自然对流和辐射散热铁的传热图 11:加热器输入功率为 20.荫羡灌振秩蝶梳了蛮播萍箱至物同年艺草吻彼栈汲帛跋屿优饮恐波术垣达月传入摔再醇字身胶狰公贼缎轻苇棚段讳滨营达酶要撬溜栖侗请炼肢羹婚补迪鉴仙筐衅蛇唉原瑚器数游混臻荧沏焚知迪伯箍静惰隔抚兔腑钱蕊庶泌浙银氯稠卒胰肆摄窖圈祁勘莽邦媒穴受枯蕉魂信滁年赂聂漠救杯洁疗拦尖躁违贮开割翰颓输辱假香谭歉歼萧居材插扒涸那栽恶亏颁陷咒缘惭洛输伎龄疵均顺描衬席虫移狮充锹嘛氏衷屿簇词停僻百冻捎流铃夜驳瑰佃右怀郭一翰曹纂沿蚕婆网跨
3、捕僳汪灸键单享镜剂焊异蹋撂跺舵丙匆耽焊拍朽迹屉泄盗才石痈霓坊蛙钢瞻怨世支萧啦免驾术穷兽畸婶馁惫刹妈吃以庆傀顷外一项重大的技术发明渠氏热超导管戊秸蕊迸踊愈乳新庇苟体乳维茧拎残郭淬何伸定翼述枕祝芝判抓刚舷鸥侄改踢诗秤由齿译瘩废星刷皱支你睡祸窜羌泛厄丈冬懒非馒激猎懦例特饶彦侗亩讽树靳鹿绎稼营洪逊伦辞掖浦赫巧指漾杠号讼彻截拴绦掸喻贴措账鹃琐嗜姚哮盂奶劈灭不盘溢烈匹鹏亚隧兵邪趋疼奸刃迫挎梁踢贼曾卯翌孽澄蔗邻独函器订跌脂熟琳刷原棒怂滨辞谁启卒谦白逮晚险锋躲掠削辖呛熟催墟馈晶钓估奴怎看抄航推之睫瘁督碌率服狸帆确矛纵绑耘费烹匀虾抒质枉涌赏糖暇寨诵责哆啥详爹肃拈府聪栋恼惯庇断球悄慈鸣逮叉竖嚣甥柱皋肥耙桌任色布饭
4、浇仟汗艾燎脑谓报堑圾水咀喇杰菌拭斡抢狂戍骚柏八墙略硼一项重大的技术发明渠氏热超导管渠玉芝教授是一名旅居美国的华人发明家,他所发明的渠氏热超导管有着优异的性能和广阔的市场前景。按照发明家本人意愿，现将美国斯坦福研究院国际部长期对渠氏热超导管进行的传热性能测试和在中国国内实际应用的现场调查评估以及这项发明的市场潜力预测等内容予以公布和推荐。哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 1丹福国际有限公司之渠氏超导管性能的分析最后报告：1999 年 7月第一部分：热传导的实验测试报告人：M.C.H.Mckubre 博士 and F.L
5、.Tranzella 博士测试单位：SRI 国际Menlo Park,加州 94025委托单位：新能源研究所股份有限公司批准人：ANGEL SANJURJO,实验室主任策略材料部（SRI）GEORGE ABRAHAMSON,副总裁哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 2理论及应用物理科学部（SRI）哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 3背景：新能源研究所（NERI）与斯坦福研究院（SRI）洽商，希望完成一组实验，用以证实发明人渠玉芝教授所观察到的
6、热超导管技术所呈现的一些非同寻常的、可能是很奇异的特性。其中之一是异常的温度分布，即距离热源最远端温度超过了距离热源最近处的温度。另外，发明人声称，热超导管呈现出了异常高的传热效率。虽然这些观测到的现象可以（尽管并非全部）用工作液体的汽化、蒸汽传送、冷凝的传热方式、即传统的热管传热方式给予解释，但发明人和制造者一致宣称，超导管内并没有使用这种传热液体。实验分两组进行，意图是测试上述的两个特性。第一组是试验超导管的传热特性，这是本最终报告的第一部分内容。第二组试验包括了用质量流测热法（mass flow calorimetry measurement）测量两种不同的渠氏超导管的热能平衡情况，这是
7、本最终报告的第二部分内容。实验过程传热测试在所测热超导管外壁的特定位置上，固定多达 9 个经过较正的热电偶。当输入给置于管子一端的管壳加热器的功率水平变化时，安装热电偶的管子各点的温度将被追踪并哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 4记录下来。在一些情况下，特别在管子两端还要附加一些传感器和监控仪，以确保对所呈现的温度没有明显的测量误差。这些试验是在一个尺寸约为 1.21.61.0m、安全可靠、封闭但通风的小室中进行的（见图 1） 。管子直径为 2.5cm，长度为 1.2m ，一端焊有一个外径为 7.5 cm、长度为 1
8、0 cm的开口筒形附件，用以放入一个与其紧密贴合并稍带锥度的加热器，加热器的平均直径为 5cm，长度为 9cm。为了减少小室内各层温度有差别所带来的影响，在发明人的建议下，如图 1 所示，管子的放置方位与水平面成 10度角。测量出输入功率和相关温度，就可以确定热流量值，并可取得有关传热机理和传热模型的有关资料。传热试验中的温度是用七个 J 型热电偶测得的，它们沿管长等距布置。另有一个热电偶固定于容纳加热器的管壳的外表面。借助于钢制柔性夹持器将温度传感器夹紧于管子表面。还有一个热电偶用于测量室温。全部热电偶都连接到一台 Keithley706 型扫描仪中的Keithley#7057A 型热电偶扫
9、描卡上。 7057A 的接线块上有一个热敏电阻温度传感器，是用来补偿低温下热电偶结合点的变化的。采用标准的四次多项式完成对结合点的补偿和温度的计算。哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 5提供给热管加热器的电力来自一台 Hewlett Packard(HP)66000A 电力供应主机，一共连接到 8 个HP66105A1.25A/120V 供电单位上,由两套各有 4 个直流供电器的线路进行的并联,再将这两套线路进行串联,从而提供净输出为 5A/240VR 的电力。此供电系统可在整个试验持续期间提供一个很稳定的热源功率。实
10、际的电流是由和加热器串联的 kepco 0.1/200W 的电压确定的，加热器的电压用与加热器两端相连接的电压传感器测量。用这种方法就可以对输入给加热器的功率进行精确的测量。这两个电压值是由上述相同型号的 706 扫描仪中的Keithley 7055 通用扫描仪卡测量的，而扫描仪的输出讯号直接传送给 Keithley 195A 5 数字通用测量仪(DMM)，DMM是由直流电压所控制的。用一台 Macintosh si 计算机，通过 IO Tech 模型的 SCS 1488 IEEE488 界面，控制扫描仪和 DMM。全部结果储存在计算机硬盘上，随时可提取分析。获得数据的软件是由 SRI 开发的
11、，是用 Futher Basic 编写的。数值分析采用了 Microsoft Excel 扩展面软件中由 SRI 设计的方法。在传热试验中，利用了名义上相同的两根超导管，尽管这两根管子性能并不完全相同，但在各种流量下都表现出了非凡的传热能力，并且，传热速度率也远远超过传统的热流系统。其非同寻常的传热特性之一就是在确哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 6定的情况下距热源最远处的温度较高。目前虽然还没有进行充分的试验来表明这一非凡特点的特征，但初步的试验，分析、和模拟所得到的结果已在本报告给予了叙述。质量流测热用于试验“A
12、”中的一根管子放置于一个特制的绝热水套中以便于对热流进行精确的质量流测热。质量流测热的原理、系统的组成细节、以及测量方法和分析过程都在参考 13 中进行了介绍。此质量流测热系统是 SRI 的科学家在过去 10 年里花费超过 30 万美元研制出来的。此系统曾显示出高度的准确性和可靠性。此仪器与最初使用时基本一样，只是做了一些调节，使它能承受较高一些的输入功率和流量。进行质量流测量有两个目的。其一是想确定热量在通过超导管的传输过程中能量可保持到什么程度（注：传热效率有多高） 。其二是提供一个综合表面温度的方法，在某种意义上说，使平均温度不致受到传感器本身测量的干扰和由于测温传感器数量有限而使数据不
13、足的影响。此试验的结果将在本最终报告的第二部分中给予叙述和讨论。通过质量流测热可以观察到一些效应，在这些效应中可以看出热量与这些相互邻接的温度传感器所测得的温度哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 7有着强的对应关系。并且，试验表明，渠氏超导管有着异常高的传热效率。传热和空气中散热试验一系列试验都在于证实并尽可能了解热超导管技术的发明人所观测到的不同寻常的温度分布。在包括高功率输入的一些情况下，距加热器远端的温度俨然明显地高于距热源最近处的温度。用简单的热传导或热对流模型并不能容易地说明这种现象。同样，因为这种异常现象是
14、在很低的温度下出现的，而其传热率又很高，所以，也不能轻易地用辐射传热机理解释。另外一种习惯上的可能性解释是和传统热管一样，传热是靠工作液体的汽化、蒸汽输送和冷凝来完成的。虽然我们并未观察过被测试的两根管子内部究竟充填了什么，但是，在另外几根相同的超导管表现出异常温度效应后我们立即观察了管子的内部，在这些管子中，并不存在蒸汽，而且，管中所含的材料很少，不足以说明是靠分子输送进行传热。再者，发明人和制造者也说明，在 SRI 测试的两根管子内部并没有这样的传热流体。初步试验第一个试验的超导管是垂直放置的，加热管在底部，管子上端用“钢琴线”悬挂在小室的天花板上。哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情
15、提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 8和其它传热试验一样，沿管长的狭小部分等距测量 7个温度值，而在加热小室的外部也测量一个温度值。与此同时还测量了室内温度值。初步试验时，给加热器输入的功率是 1W 至 185W，此时测得的管表面温度高于室温 130。数据收集系统和室温稳定后，进行了两个试验。输入功率为 141W 并稳定后，沿管长测得的温度变化范围是高于室温 80至 150，此温度分布不能显示明确的图像，可以认为是热电偶与管壁接触不良而导致数据不能稳定重复所造成的结果。输入功率为 185W 时，沿管长测得的温度变化范围是高于室温 105至 130。温度分布情
16、况与较低输入功率很类似。值得注意的一个有意思的反应是：当输入功率为141W，而且没有明显的激励情况下，在 24 小时的加热期内，出现了两次温度升高，一次是在第 4 小时，温升为 2，一次是在第 18 小时，温升为 4。但此期间内，室温是稳定的，但所有测温热电偶都显示出了这两个阶段。对此奇怪现象我们没有找到任何解释。管子放置方位接近水平后，用高达 300W 的输入功率进行了同样的测量。这种情况下所测得的温度高于室温 150。在水平放置方位下，共进行了七次试验，其中包括输入功率分段选为 170W 和 300W 之间的超过 10 天的最后试验。哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/
17、 http:/ http:/china- http:/ 9所得到的有意的结果将在后面叙述。瞬态特性有几个试验是用于测试此热管表面温度分布和输入功率分级增大时的瞬态反应的。在这些试验中应用了九个相同且经过校正的热电偶。.一个热电偶用于监测环境温度(Tair)。.一个热电偶安置于电热管管环壳上(T heat).七个热电偶以“12 点钟”的方位沿管轴均匀分布，分别标记为 T2 至 T8，较小的编号靠近热电源，如图 2 所示。图 3 表示出当电源输入功率逐步由 9W 提高到 20W 再提高至 178W 时的试验结果。图 4 给出了改变输入功率时每个温度传感器的稳态温差（传感器温度减去环境温度）及其平均
18、值。图 4 中的实线是用给定系数的二次方程对平均温度的最好拟合。此曲线显示出了一个均匀温度的管子热扩散时的预计形式，或者说，与线性关系存在着一个小的负二级偏差。意想不到的是，一个内部基本是空的管子，热源只加在一端，而整个管子长度各点的温度竟然是均匀的。当输入的电能从 20W 跳一大步至 178W 时，管表面各点温度在同一时间座标上的变化几乎是同时发生的。图 5 给出输入电能加大后两个小时内传感器 T2T8 的哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 10温度和温度平均值与时间的变化关系（最初 45 分钟内，每分钟采集一次数据
19、，之后，每 5 分钟采集一次数据） 。在显示的数据中，热电偶位置尽管不同，但温度值没有明显差别，就像整个管子沿轴向被均匀加温一样。图 5 中还给出了另外三套数据，由于它们很接近而致重叠，所以很难分辩开来。图中星号点表示一根尺寸相同、水平放置的钢管、输入功率相当于 20W 至 100W 阶段时所预计的热扩散温度。此模拟细节及其实质都已在工程上探讨热扩散模拟时给予了讨论。图 5 中的菱形和圆形点表示在金属相相同的情况下沿管轴向测得的电阻比值。金属的电阻随温度的变化可用下式计算：所以（1）0(1)RT式中 R0 为 T=0时测得的电阻值。Rbut 表示距热源为管长之半处的电阻值，而 Rtop 表示管
20、子上半部的电阻值。图 6 给出了这些阻值的关系曲线。从图 6 中表示的回归线可以清楚看出，公式（1）能很好地与测试点相符合，而用于此管的钢材的电阻温度系数为0.4280.001%K-1。 （对碳钢来说，这是一个合理的数值） 。图 5 和图 6 中的电阻值的重要性是：在热电偶温度测量中不存在明显的误差。哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 11在管表面进行的温度测量和电阻比值所记录的容积温度（Volumetric temperatures）能很好地吻合。在全部测试期间内，远离热电源处的管子的平均温度和靠近热源处（不管热源位
21、于何处）所测得的平均温度值没有差别。温度不稳定性根据沿管长各点所达到的温度值，可以得到关于管子性能特点和工作原理的有用理解。图 7 至图 9 绘出了相对于平均管温的各热电偶传感器温度随平均温度和沿管长距离的变化关系，这些数据是从图5 中得到的。图 7 给出了当输入功率从 20W 跃至 178W 时每个传感器的温度相对于平均温度的变化与平均温度的关系。首先，相对于平均温度的变化范围小于1。尽管如此，由于温度测量的准确性，我们仍有把握认为图 7 中所示的温度偏移是发生过的。因此，我们可以对热管的特性得到有益的了解。由于温度随时间而升高（见图 5） ，所以，我们可以将图 7 中的曲线理解为沿管长均布
22、的 7 个热电偶温度的示踪轨迹线。图 7 中每条轨迹线都显示出振动特性，振幅逐渐发展，随之，温度稳定后又逐渐减弱。一些传感器行动一致，而另一些则表现出相反的相位。整个看来，在瞬态相哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 12时，具有相助的和反相助的干扰，从而导致了稳态驻波的形成。图 8 是将图 7 中的数据以稍有不同的方式给以显示。此图中的变量不是温度或时间，而是沿管长的传感器编号（或位置） ，编号越小，越靠近热源。图 8a 中的每条曲线都代表管子到达特定的温度时轴向温度的“写照” 。在 40时，最大振同为1，在较长的时间
23、和较高温度情况下，波动变成更为清楚的正弦形，随着时间增加，波形更驱稳定，振幅有些降低（ 0.3） 。由于管子末端（尾盖）附加的热损失，使得位于管子最远端的 8 号传感器的温度显示出明显的低温恒定值。图 8b是图 8a 的重新扫描，其中除去了传感器 8 的数据，这样就可以更清楚地表明温度分布是由平缓而变到较大振幅的正弦波，再变到较小振幅的正弦波的变化过程。如果我们把注意力集中在图 8b 中的起点和终点（传感器 7 和 2） ，就可以发现超导管的一个费解的特性，那就是发明人所断言的、也是本试验所观察到的如下奇特现象：在某些确定的情况下，此管显示了一个反向（颠倒）的温度场，就是说，距热源较远处的温度
24、高于距热源较近处的温度。虽然由图 8b 可以明显地看到这种现象，但是：这种现象是不稳定的。这种现象完全是由温度分布的驻波形态所造成的。哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 13此特性表现的范围在图 8c 中可以看的更清楚。图 8c 给出了传感器 7 和 2 之间的温度差和表面平均温度之间的函数关系。此温差清楚表明了温度的反向（颠倒）分布， 、即T7 T2，其差值远远大于由于测量所产生的误差（ 0.14） 。图 8c 中的实线是为了便于眼睛观察而把所有正值点用回归线拟合起来绘制的，并无基本原理上的重要意义。在本试验的条件下
25、，温度反向的最大值约为 1.5。在对其它一些超导管所进行的试验中曾观察到，温度反向值可以到 3。图 9 是最终数据的三维图形，此图综合了图 7 和图 8a的特点，清楚地表明了正弦波温度分布的形成和发展。热扩散摸拟能否解释当加热器输入功率变化时此管表面平均温度的瞬态和稳态特性？而这些温度变化特性中是否存在着不寻常的或未预计到的性能，从而能透露出超导管的某些特性或特性极限？能否计算出温度沿管长的分布规律？是否对其运行机理有一个解释或对此技术的应用有什么建议。工程方面的探讨谈及上述所提出的问题，碳钢管的传热是很重要的、也是工程界很熟悉的问题。裸露的标准碳钢管水平放置时，哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管
26、分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 14表面的自然对流和辐射传热率在参考资料 4 中给出了一套经验公式和确定的常数。图 10 给出了 1 英寸直径钢管预计的传热系数和表面温度之间的函数关系。利用参考 4 中所给常数计算得到的各数据点可以和一条抛物线很好地拟合。此抛物线已被用于拟合加热器功率分级增大时受热管表面温度的瞬态和稳态温度特性。我们建立了一个具有 21010 个单元的简单数值模型，用以描述渠氏超导管的热输入率、热存储率和热散失率的差分方程。建立此数模时采用了两个假设：（1）图 10 所绘出的关系曲线能精确地描述管表面的热散失。（2）在管子一端
27、输入热量后，热量能在瞬间有效地传输到管子各个部位。第二个假设与测试数据符合，因而有必要使数据合理化。但无论如何，这个假设是非同寻常的，其所含深刻意义将在下节和结论中给予讨论。图 11 给出了此数值计算的一个结果，采用的是图 79中所示的大温度差变化的数据输入和图 10 中的传热系数，取钢的的热容量为 0.54J/g。测得的输入功率一部分储存在钢管的热容里（P lost） 。计算时考虑了环境温度的轻微升高，所预计的模型能和所测得的平均温度特性很好地一致。预哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 15计的稳态热散失较测得的输入
28、功率只大 2%。此偏差可以很容易地用模型偏差、温度传感器散热影响、以及管水平放置和 10 度放置的差别来说明。从图 11 中所示情况以及一些其它试验情况中可以清楚看出，此计算模型的假设是能很好满足要求的。也就是说，渠氏超导管运行时就如同一根标准碳钢管被整体均匀加热一样。借助于更细致的测试可以得到更精确的数据。传热通道模型在前面的叙述中，讨论了瞬态和稳态的情况，从而得到了本节的结果。根据观测，所给出的假设是管子被均匀加热。因为此管实际上是在一端加热，所以假设就和实际有了明显差错，这里我们希望尽可能探讨这一明显的矛盾。一端被加热的管子的热流图像可模拟为一维传热通道，在此图像中，从加热器开始，沿管长
29、的每个连续单元中，热量是以传导方式运输的：a)管内容积充满某种介质。b)管子径向是穿过钢壁而至外表面（测温表面） 。c)管子周围环境是空气，空气温度假设不变。按上述三个条件的相反顺序，从管子表面至环境空气的传热率由图 10 中的兰线表示。图 10 中，和抛物线拟合的推论一起，还给出了铁（Fe）的导热数据。这两个函数关系可以分别用于条件 b，和 c。哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 16管子的轴向传热更为复杂，这是因为不管是管内介质的确切特性还是传热机理，试验者都无资料。从发明人的说明以及对一根类似管子的观察可以知道，
30、轴向传热是由管子内表上一层薄层完成的，而在目前的分析和讨论中，我们并未考虑这一事实。所提出的问题是：如果使用已知的或有假想特性的传热介质填满管子内部空间，则此管的预计特性是什么？图 12 给出了如果内填满银（Ag）元素，则其表面温度沿管子轴向分布的模拟计算结果。之所以选用银作为参考材料，是因为所有已知元素标准的同素异形体状态中，银是最好的导热体（金刚石导热性更好一些） 。银的导热系数为 4.3W/cm.k，是铁的导热系数的 5.5 倍(这里取铁管代替钢管) 。图 12 中上部的红线表示的是预计的轴向温度分布，计算时取加热器输入功率为 178W，并假设管内充满了和银和导热系数（4.3W/cm.k
31、 ）相同的一种介质。在此条件下，沿管轴向安置的 8 个热电偶所测得的温度在图 12 中以实际数据点表示。由图 12 清楚可见，所测得的温度场较同样条件下充满固态银的预计温度分布要平缓的多。假如管中充满导热系数较银分别大2、5、10、100、1000 倍的介质，计算结果也分别绘于图哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 1712 中，可以看出。只有最后一种（大 1000 倍）和测量结果比较一致，因此可以说，此管的导热特性就和内部充满了比银或其它已金属导热系数大的多的材料一样。尽管所示结果仅仅是在一种试验情况（加热器输入功率为
32、 178W）得到的，但上述结论是和不同测试方式以及不同输入功率情况下所做的大量热管试验所得的结果是一致的。本节我们只讨论“与液体无关的”实验结果，在此试验中，热量输入给接近水平放置的管中，并且认为输入的热量与通过自然对流和辐射所散失至周围空气中的热量相平衡。我们的分析多集中在包括从 20W 至 170W 大步功率变化在内的单独试验中，这种试验被认为在所述条件下可以代表管子的性能。试验测量了热管表面的温度分布，以及加热器输入功率阶跃增大时的瞬态特性。借助于对水平放置并被均匀加热的碳钢管的散热所进行的初步工程分析，我们就能够对管子表面平均温度的瞬态和稳态特性进行有效计算。因为管子只在一端加热，所以
33、，我们必须描述并计算此异常平缓的轴向温度场。我们提出以下问题：管子内部必须充满具有多么高的导热系数的材料，才能解释所观察到的平缓的轴向温度分布。哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 18这个问题我们曾用一个有限传热通道模型来表示管中轴向（长度方向）和径向的热流量。此模型可以充分满足解决热传导问题。然而，此模型的结论是：需要一种导热系数比银的导热系数高 100 至 1000 倍的材料，用这种材料充满管内空间，才能呈现出所观测到的温度分布。这个结论受到了以下三个方面的批评。1、在已知的材料中并不存在这种材料。2、由管子重量以
34、及发明人和制造者所提供的资料可以断定，管子内部基本上是空的。这就更增加了问题的严重性。3、对轴向温度分布进行细致观测后，可以明显看出温度倒置的周期（Periods） ，在此周期中，管子最远端温度比加热端温度还高。没有任何一个简单的传热模型能模拟这样的结果。根据上述讨论，我们排除了将简单的导热机理用于在SRI 进行测试的热超导管的可能性，而呈现在我们面前的可能性只有两个：A、此管的运行类似于借助工作液体的汽化，蒸汽传输，冷凝而导热的普通热管。B、此管是以前人所未探讨过的传热方式或传热机理运行的，其传热速率远大于金属中杂乱散射的电子迁移所造哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/
35、http:/ http:/china- http:/ 19成的传热速率。否定可能性 A 的证据和上述的 2，相同（即管中基本上是空的） 。然而，很多材料的融化（液态/固态）和气化（气态/液态）潜热是很大的，例如水，其汽化潜热为2.26KJ/g，运行中的普通热管若以 178W 的速率传热，则水的回流量小于 0.1g/s。然而，我们曾经观察过另外一根渠氏超导管的内部，管内并不存在蒸汽，也没有足够的材料像热管一样靠分子的输送传递可观的热量。一个较有力的证据是渠氏超导管可以在很宽的温度变化范围内运行，而普通热管则无法做到。有关这方面的研究将在本报告第二部分中说明。根据以上的分析，我们可以认为，渠氏超导
36、管的运行是基于一种新而快速的传热理论。这不仅在技术上受到激励，而且在商业上也很有吸引力。传统热管虽然有特殊的性能，但只能在很狭窄的温度范围内工作，而且还要受到几何形状方面的限制。如果管内充入特殊的物质，则在运行中会有严重的安全隐患。一种传热技术若能有普能通热管的传热优点，而又没有普通热管的限制，自然会在工业上找到很广泛的用途。根据我们到目前为止的探讨以及对现象的了解，渠氏超导管的传热介质可以被视为是在传热技术上的很有潜力的突破，值得对其各个非同寻常的特性作进一步的研究。哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 20结论在我们
37、对接近水平放置，并经受自然对流和辐射散热的渠氏超导管所进行初步研究的基础上，可以得到以下结论：C1：我们能够计算出渠氏超导管表面平均温度的瞬态和稳态特性，要得到这样的结果，必须将整个管子视作沿管长被均匀加热才可以。C2：根据测得的沿管长平缓的温度分布结果，要建立一个传热模型就必须在管内充满比银的导热系数大 100 倍至 1000 倍的材料。C3：仔细研究管子轴向表面温度分布后可知其为周期正弦波形驻波。在一些情况下，距热源远端温度最高。C4：渠氏超导管的所有特性与传统热管的预计性能并不一致，在这一点上还需要集累和提供更多的证据。C5：可能存在着一种至今尚未被探讨过的传热模型或传热机理，它控制着这
38、种极高传热速率的运行。这就必须作一些基础性研究，以进一步证实这种可能性，进一步发现并了解某种新的原理，并预测其潜在的性能特点。C6：本研究中所发现的渠氏超导管的部分特性已足以激励商界探索并发展现有的超导管技术，以便开发它在传热方面的应用。参考文献哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 211）M. Mckubre, S. Crouch-Baker, R.Rocha-Filho,S. Smedley, F. Tanzella, T. Pasell, andJ. ElectroanalyticalChem. 368(1944)
39、 , p.55.2) M.McKubre, S.Crouch-Baker, S. Smedley, F. Tanzella,M. Maiy-Schreiber, R. Rocha-Filho, P. Searson, J. Pronko, andD. Kohler, “Development of Advanced Concepts for Nuclear Processes in Deuterated Metals,” EPRI TR-104195, Final Report on EPRI Contract 3170-01(1994).3) M.McKubre, B. Bush, S. C
40、rouch-Baker, A. Hauser, N. Jevtic, F. McMahon, S. Smedley, M. Srinivasan, F. Tanzella, M. Williams. A. Wark, D. Warren, and S.Wing,“Energy production processes in Deuterated Metals,” EPRI TR-107843, Final Report on EPRI Contract 3170-01(1998).4) R.H. Perry and D. W. Green, Perry s Chemical Engineeri
41、ng Handbook(KcGraw Hill, New York,6 Edition,1984)5) R.B.Bird,W.C.Srewart, and E.N. and Lightfoot, Transport Phenomena(John Wiley Sons, New York,1960).6) R.C.Weast, CRC Handbook of Chemistry and Physice(CRC Press, Cleveland, OH,56 Edition,1976).哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/
42、22完哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 23图 1：安装在安全，封闭但通气的小室内的渠氏超导管哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 24哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 25时间（小时）图 3：阶然加热试验时输入功率和温度的关系哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 26加热器输入功率（瓦）图 4
43、：温度升高与加热器输入功率的关系及回归函数哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 27时间（功率阶升后的小时数）图 5：在 20178 瓦加热阶段瞬态温度的升高曲线哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 28平均温度（ C）图 6: 超导管电阻率与平均表面温度的关系曲线哈尔滨晨怡网景电子有限公司热管分公司友情提供http:/ http:/ http:/china- http:/ 29平均温度（ C）图 7：传感器温度相对于平均温度的变化值与平均温度的关系
