热管作为一种被动式传热装置，结构简单，适应性强，造价低廉，其有效果导热系数高达铜、铝等常用型金属的几十倍，因此，被广泛应用于电子冷却、太阳能、核电站、地热等领域。脉动热管由Akachi在20世纪90年代提出，基本结构为具有多个U型弯的蛇形毛细管路，管道首尾相连的为闭式环路型（CLPHP），不相连的为开式环路型（OLPHP）。脉动热管管路直径小，汽液两相容易以汽塞和液柱的形式存在，其工作依靠蒸发段和冷凝段的汽塞压差形成的自激振荡驱动，因而不需要常规热管的吸液芯结构回液，而且也可以实现抗重力运行。本文研究铝基常规单环路和冷凝段带有倾斜连通通道的板式脉动热管在不同充液率时的两相流动特性以及传热性能随加热功率的变化规律，并对两种管路结构进行对比，这在目前的研究中还未报道。
实验装置和方法：
如图1a所示，铝平板脉动热管整体外轮廓尺寸为437×45 ×8 mm3。横截面尺寸为1×1 mm2，左右两平行管间距为6 mm，上、下两端用U形管连接。蒸发段、绝热段和冷凝段的长度分别为100 mm，100 mm和 200 mm。改进型管路冷凝段处连有一个斜槽，斜槽与主通道的角度为30°。
如图1b，蒸发段采用横截面积100×12 mm2的紫铜块作为热源从热管底面加热，通过控制交流电源的电压进行加热功率的调节。冷凝段通过横截面积237×45 mm2的铝制微通道冷板进行水浴冷却。绝热段侧面和背面、蒸发段侧面、以及加热铜块组件等通过3 cm厚的保温棉进行保温。12根直径0.25 mm、精度±0.1 ℃的 Omega K型热电偶用来测量环路各点的温度，热电偶通过Agilent 34970数据采集仪进行采集。管路内的汽液两相流通过CCD系统进行拍摄，根据流动速度采用不同的拍摄帧数。本研究选取环路4个典型位置进行定点拍摄，分别位于环路蒸发段底部（Z=0 mm）、蒸发段上部（Z=100 mm）、冷凝段中间（Z=300 mm）、以及冷凝段上部（Z=400 mm）。
实验选用的工质是制冷剂R245fa。当整体系统抽真空后，对均温板进行充灌工质，达到所需要的充灌率后（充灌液体体积与环路热管内部总体积之比），关死阀门进行密封。
本文研究了5种充液率（40%、50%、60%、70%、80%）下的热管工作情况，全部采用竖直放置，即蒸发段在下，冷凝段在上。实验时，冷却水入口温度维持在25±0.1℃，蒸发段采取逐步加热的方式，从3 W开始，每次增加3 W，直至出现干涸的现象。
建立了实验平台，以制冷剂R245fa为工质，对常规以及带连通通道的板式单环路脉动热管的流动特性和传热性能进行了实验研究，主要得到了以下结论：
(1)对于常规环路，充液率一定时，随加热功率增加，工作方式依次经历振荡流、有方向改变的循环流、定向循环流，且充液率越高，出现定向循环的加热功率越低；而连通通道提供了流动的一条额外通路，工作方式更具振荡特性，定向循环在高充液率、高功率下才能出现。
(2)常规环路的热阻随着加热功率的增加先下降后上升，低充液率下，高加热功率下热阻的上升是由于烧干，而高充液率下是由于管内压力的上升导致的相变温度的上升。
(3)在低充液率下，连通通道环路的热阻变化趋势和常规环路一致，在低功率下能显著降低热阻，但传热极限也较低；而在较高充液率下，连通通道环路的热阻变化规律更为复杂；在适当的充液率下，连通通道不但能降低热阻，而且能提高传热极限。
