Response Analysis and Thermal Performance Evaluation of Pulsating Heat Pipe with Surfactant Solution

Kong Weixue; Yang Honghai; Chen Yabing; Chen Zihao; Yin Yong

doi:10.12465/issn.0253-4339.20250325001

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Response Analysis and Thermal Performance Evaluation of Pulsating Heat Pipe with Surfactant Solution

更新时间：2026-06-01

- Response Analysis and Thermal Performance Evaluation of Pulsating Heat Pipe with Surfactant Solution
- Journal of Refrigeration Vol. 47, Issue 3, Pages: 150-157(2026)
- 作者机构：
  
  东华大学环境科学与工程学院上海 201600
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20250325001
  CLC： TB61⁺1;TK172.4
- Received：25 March 2025，
  
  Revised：2025-04-24，
  
  Accepted：26 May 2025，
  
  Published：16 June 2026
- 稿件说明：
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孔维雪,杨洪海,陈雅冰等.表面活性剂影响脉动热管传热的响应面分析[J].制冷学报,2026,47(03):150-157.

Kong Weixue Yang Honghai Chen Yabing Chen Zihao Yin Yong.Response Analysis and Thermal Performance Evaluation of Pulsating Heat Pipe with Surfactant Solution[J].Journal of Refrigeration,2026,47(03):150-157.
孔维雪,杨洪海,陈雅冰等.表面活性剂影响脉动热管传热的响应面分析[J].制冷学报,2026,47(03):150-157. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20250325001.

Kong Weixue Yang Honghai Chen Yabing Chen Zihao Yin Yong.Response Analysis and Thermal Performance Evaluation of Pulsating Heat Pipe with Surfactant Solution[J].Journal of Refrigeration,2026,47(03):150-157. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20250325001.

摘要

适当添加表面活性剂CTAB可以显著降低溶液表面张力，促进沸腾传热。本文将其应用于脉动热管（PHP），并采用响应面法指导实验研究。通过改变输入功率（

=10~105 W）、填充率（

=25%~75%）和CTAB浓度（

=0~0.29%），研究他们对PHP传热性能的影响。结果表明：在中等填充率（

=50%）时，适当添加CTAB（如

=0.145%）可有效改善PHP的运行，降低热阻，并在较低功率下实现温度波动特性的转变。就影响因素而言，输入功率的影响最大，其次是填充率，浓度的影响最小。此外，输入功率与填充率之间的交互作用最显著，而填充率与浓度之间的交互影响不显著。预测得到的最小热阻值约为0.32 ℃/W，且存在一个较宽泛的最优运行工况区，使得PHP的整体热阻较小，这将有利于PHP在工程中的实际应用及性能优化。

Abstract

Appropriate addition of the surfactant cetyltrimethylammonium bromide （CTAB） can significantly reduce solution surface tension and promote boiling heat transfer. In this study， it was applied to a pulsating heat pipe （PHP）， and the experimental study was guided using response surface methodology （RSM）. The influence of heating power （

=10-105 W）， filling ratio （

=25%-75%）， and CTAB concentration （

=0-0.29%） on the heat transfer performance of PHP was studied. The results show that the proper addition of CTAB （e.g.，

=0.145%） at a moderate filling ratio （

=50%） can effectively improve the operation of PHP， reduce thermal resistance， and transform temperature fluctuation characteristics at lower powers. In terms of influencing factors， the heating power had the greatest influence， followed by the filling ratio， whereas concentration had the least influence. The interaction between heating power and filling ratio was the most significant， whereas that between the filling ratio and concentration was not significant. The minimum thermal resistance was predicted as approximately 0.32 ℃/W， and a relatively wide optimal operating condition area existed， which makes the overall thermal resistance of PHP relatively small. This is beneficial for the practical application and performance optimization of PHP in engineering.

关键词

Keywords

references

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