分离式CO_2热管传热性能分析

用CO_2替代R22应用于分离式热管系统对于环境保护很有意义。从目前已有的实验结果来看,CO_2的流动沸腾和凝结传热系数要明显高于常规制冷剂,说明其在提高热管系统传热性能方面具有潜力。但考虑到热管内工质的沸腾和凝结换热系数较高,相对来说,热管系统的主要热阻集中在管外空气侧或水侧的对流换热热阻。因此,尽管CO_2替代常规制冷剂时管内沸腾凝结换热系数可以成倍提高,但热管系统整体传热性能的提高可能较为有限。本文通过实验对比了CO_2热管和R22热管的传热性能,并结合相关的传热模型,分析了分离式热管中的各部分热阻,结果显示,由于CO_2的管内沸腾凝结换热热阻小于R22,使得CO_2热管的整体传热性能优于R22热管,其总热阻比R22热管降低22%~25%。     

中低温脉动热管传热性能的模拟研究

脉动热管是一种新型传热元件,具有结构简单,传热性能突出的优点。针对可用于低温冰箱的脉动热管,采用R508B为工质,运用多相流VOF方法建立闭式环路中低温脉动热管三维数值模型进行了数值模拟分析。模拟过程中,环路脉动热管的充液率分别为30%、50%、70%,热端加热功率分别为20 W、40 W、60 W、80 W、100 W、120 W,模拟了初始充液后管内气态和液态的相间分布,获得了不同时间点管内温度分布,探讨了中低温脉动热管充液率和加热功率对热管换热性能的影响。结果表明,中低温热管与常温热管在启动和稳定运行阶段具有相似的特征,当中低温脉动热管稳定运行时,温度的波动具有周期性。脉动热管的传热性能随着加热功率增大而变化。充液率较低时,在低加热功率下的冷热两端温差和等效热阻都比较小,当加热功率较大时热阻会出现上升。当充液率较高时,在低加热功率下脉动热管的冷热两端温差和等效热阻都比较大,随着加热功率的增加,温差和热阻都减小。     

嵌入热管强化相变蓄冷板释冷性能的研究及优化

为强化相变蓄冷板的传热以匹配冷藏运输中多变的用冷需求,本文提出一种热管嵌入式相变蓄冷板以快速平衡物流过程中的热负荷波动,实验研究了热管蒸发段在高热负荷下的释冷性能,并围绕释冷过程搭建了基于热阻分析法的动态解析模型。结果表明：在高热负荷条件下,热管侧的传热过程动态变化显著,在50 ℃工况下平均传热速率最大为42.50 W;模型计算得到的空气侧传热温差和传热速率与实测数据吻合,总体释冷量的计算误差为-3.21%~6.16%;利用该模型对蓄冷板进行模拟分析,在模拟算例中,管排数为4,管径为16 mm时,平均传热速率可达到88.72 W,蒸发段长度为80 mm时,平均传热速率可达到112.54 W。     

工质和管材及管径对强化管内冷凝传热影响研究

为评估制冷工质和管材及管径对强化管的冷凝传热影响规律,采用实验方法对R410a和R22在内螺纹管内的冷凝传热进行了测试。所采用的管外径包括7 mm和9.52 mm,管材料包括铝和铜。制冷剂的冷凝温度为47℃,质量流速为200—400 kg/(m²·s),入口干度从0.1—0.8变化,出口干度比进口干度低0.1。研究结果表明,波状分层流和环状流的转变干度介于0.4—0.5之间。R22的冷凝压降显著高于R410a,且压降增速快于R410a;当干度介于0.2—0.4时,R410a和R22的冷凝传热系数较为接近。干度与PF呈负相关关系,干度的增加并没有带来PF的改善,R410a和R22的PF比较接近。7 mm铜管和铝管管壁导热热阻与制冷剂冷凝热阻之比小于2%,制冷剂侧冷凝热阻占主导地位;管径对冷凝传热的影响远高强化表面结构,随着管径的减小,剪切力和表面张力逐渐取代重力,成为主导力,有利于去除和稀释底部的液膜。     

青藏铁路冻土重力热管传热特性的研究

应用重力热管是解决青藏铁路建设中冻土路基冻融问题的一个较为实际的方法.本文通过分析重力热管的热阻网络,提出了重力热管的传热模型,并利用现有的热管内部传热的经验关系式,对不同倾角、不同管径以及不同冷凝管长度条件下的传热量进行模拟计算.     

常温并联式脉动热管启动及运行特性的实验研究

针对常温并联式脉动热管搭建了采用恒温热水加热热管的实验系统,测试了以甲醇为介质,热管管径为4 mm时,不同冷却形式、加热冷却温度和充液量对热管启动特性的影响;以甲醇为介质,不同热管管径(2、4、6、8 mm)对热管等温性的影响;以及工质为甲醇和R600a,不同加热长度时(20、25、30 cm)热管的传热能力。实验结果表明:热管冷凝段采用水冷时较自然冷却启动快;较高的加热温度和较低的冷却温度有利于热管启动;热管启动时间随充液量的增加而增加。热管运行过程中在纵向和横向均具有良好的等温性,且随着热管管径的增大等温性逐渐降低。随加热温度的升高,工质为甲醇和R600a热管传热量的变化规律不同,缩短加热长度可以缓解过热度过高的不利影响。     

液氮温区小型轴向槽道热管的实验研究

进行了液氮温区小型轴向槽道热管传热性能的实验研究。实验结果表明,低温热管具有一定的传热能力,热管轴向温差小,热阻小;低温热管在小倾角抗重力情况下也能工作,并且倾角对热管传热性能有重要影响。     

大管径闭环脉动热管传热特性研究

设计了一种内径为4 mm的大管径闭式脉动热管实验装置,并通过实验研究了脉动热管的启动特性与热流密度、充液率对其传热性能的影响。实验结果表明:在脉动热管启动过程中存在两种不同启动过程;在其运行过程中热阻随着热流密度的上升而下降;在不同热流密度下,均存在最佳充液率且为0.4左右。同时,通过与2 mm内径的脉动热管传热性能对比,说明了4 mm脉动热管的传热优势。     

微通道冷凝器低温回路热管的实验研究

设计了一套以乙烷作为工质,使用微通道冷凝器的低温回路热管原理样机,并对样机的降温过程、传热性能以及再启动特性进行了实验研究。结果表明:在5 W的驱动功率下该低温回路热管可实现快速降温,在降温过程中通过增大蒸发器的加热功率可以加速回路热管的降温;该样机可以在200 K时能够稳定传输50 W的热量,并且随着加热功率的增大,回路热管的热阻不断减小;在回路热管停止工作后,重新施加热量,该样机仍能够正常启动;该样机在本实验中的最大传热功率为54W,此时的热阻为0.46 K/W。     

液氢温区脉动热管实验研究

为了研究脉动热管用于冷却Mg B——2超导磁体的可行性,对一台自行研制的液氢温区脉动热管实验台开展了实验研究工作。充液率为34.2%时,随着加热功率的增大,脉动热管经历了启动、脉动、极限3个阶段,启动阶段中脉动热管传热温差波动很大,传热性能差,而脉动阶段中脉动热管传热温差很小,传热性能好。脉动热管在加热功率为1.28 W时具有最高的有效热导率为19 k W/m·K,此时蒸发段与冷凝段温差为0.28 K。     

Modeling and performance analysis of a two-phase thermosyphon loop with partially/fully liquid-filled downcomer

Two-phase thermosyphon loops (TPTLs) are extensively used in industries. Numerical simulation is always applied for their configuration design and performance rating. The conventional models are usually developed under large temperature difference, and the fully liquid-filled downcomer are taken for granted. In this study, a generalized model for TPTL is developed, in which the downcomer can be partially liquid filled or fully liquid filled under different conditions. The model is verified by experiments on an air-to-air finned-tube TPTL. Then, it is used to analyze the flow and heat transfer features of a TPTL, under different refrigerant charge and temperature difference. The results show that the downcomer is partially liquid filled in the case of small temperature difference and refrigerant charge. Additionally, the heat transfer rate first increases then decreases with the increase of refrigerant charge, and first increases linearly then increases relatively slowly with the increase of temperature difference.     

R410A和R22在小管径水平管内冷凝换热特性研究

本文搭建了冷凝换热实验台,对R410A和R22管内冷凝换热系数性能进行对比研究,实验工况为质量流速200~800kg/(m^2·s)、饱和温度40℃、干度0~1、5 mm外径水平光滑铜管,分析了质量流速和干度对管内冷凝换热的影响,并将应用于传统管道的关联式与实验所得数据进行对比。结果表明:冷凝换热表面传热系数与质量流速和干度呈正相关,高干度区域时的冷凝换热表面传热系数增幅显著;M. M. Shah[4]关联式来预测实验数据的效果并不理想,与实际值相比偏差最大可达60%,但是预测低质量流速和低干度区的数据较为理想;当质量流速较小(G=200 kg/(m^2·s))时,R410A的冷凝换热表面传热系数要低于R22;随着质量流速的增大(G=400 kg/(m^2·s)),二者冷凝换热表面传热系数的差距减小;当达到中高质量流速(G=600kg/(m^2·s))时,R410A的冷凝换热表面传热系数与R22的相似;当质量流速继续增大(G=800 kg/(m^2·s))时,R410A的冷凝换热表面传热系数随着干度的增大开始高于R22的。     

Performance des mélanges de frigorigènes utilisés pour remplacer le HCFC22

In this study, 14 refrigerant mixtures composed of R32, R125, R134a, R152a, R290 (propane) and R1270 (propylene) were tested in a breadboard heat pump in an attempt to substitute HCFC22 used in residential air-conditioners. The heat pump was of 3.5 kW capacity with water as the heat transfer fluid (HTF) in the evaporator and condenser that are in a counter current flow configuration. All tests were conducted with the HTF temperatures fixed to those found in the ARI test A condition. Test results show that ternary mixtures composed of R32, R125, and R134a have a 4–5% higher coefficient of performance (COP) and capacity than HCFC22. On the other hand, ternary mixtures containing R125, R134a and R152a have both lower COPs and capacities than HCFC22. R32/R134a binary mixtures show a 7% increase in COP with the similar capacity to that of HCFC22 while R290/R134a azeotrope shows a 3–4% increases in both COP and capacity. The compressor discharge temperatures of the mixtures tested are much lower than those of HCFC22, indicating that these mixtures would offer better system reliability and longer life time than HCFC22. Finally, test results with a suction line heat exchanger (SLHX) indicate that SLHX must be used with special care in air-conditioners since its effect is fluid dependent.     

CO_2换热器的结构优化研究

对3kW R404A/CO2制冷系统(CO2作为载冷剂)的CO2翅片管式蒸发器及套管式蒸发冷凝器的结构进行初步设计分析,对比不同管径、不同管排数等因素对蒸发器性能的影响,以及各种情况下换热器所消耗的铜、铝的体积的差距,在满足换热要求的基础上对蒸发器及蒸发冷凝器进行优化,得出较经济的结构。由于CO2的管内冷凝换热系数与干度有关,对蒸发冷凝器的设计提出简化计算方法。     

R134a臣卧式螺旋管内流动沸腾换热特性实验研究

对R134a在水平直管和螺旋管内的沸腾换热特性进行了实验研究.在三个不同的蒸发温度(5℃、10℃和20℃),工质R134a的质量流量范围为100～400kg/(m~2·s)和干度范围为0.1～0.8的条件下,实验得到了R134a在水平直管和螺旋管内的沸腾换热系数随其质量流量和干度的变化关系,将水平直管和螺旋管内的沸腾换热特性数据进行了比较,结果显示,在实验条件下,卧式螺旋管的传热系数比直管的平均增加13.7%.     

三维脉动热管耦合相变材料的传热与节能特性研究

为研究三维脉动热管与相变材料耦合系统的传热与节能特性,本文搭建了三维脉动热管/相变材料耦合模块实验台,使用甲醇、乙醇和丙酮3种工质对充液率为34％、44％的三维脉动热管进行研究,建立了耦合模块的热阻模型,定义了耦合模块的热阻变化率;研究了在变送风温度(3～9 m/s)和速度(20～26℃)条件下耦合模块的热阻变化规律和...     

R290/CO2复叠式制冷系统的性能实验

通过对R290／C02复叠式制冷系统的性能实验，对低温循环用CO2作为制冷工质，高温循环分别用R22和R290为制冷工质的性能进行比较，结果表明，随着蒸发温度的升高，冷凝温度的降低，R290／CO2复叠式制冷系统的最佳质量流量比增大，COP增加。随着高温循环压缩机入口温度的升高，R290压缩机的功耗略高于R22压缩机的功耗，R290循环的COPh要高于R22循环的COPh。结果表明自然工质R290／CO2复叠式制冷系统具有很好的发展前景。     

Flow condensation heat transfer coefficients of R22, R134a, R407C, and R410A inside plain and microfin tubes

Flow condensation heat transfer coefficients (HTCs) of R22, R134a, R407C, and R410A inside horizontal plain and microfin tubes of 9.52 mm outside diameter and 1 m length were measured at the condensation temperature of 40 °C with mass fluxes of 100, 200, and 300 kg m⁻² s⁻¹ and a heat flux of 7.7–7.9 kW m⁻². For a plain tube, HTCs of R134a and R410A were similar to those of R22 while HTCs of R407C are 11–15% lower than those of R22. For a microfin tube, HTCs of R134a were similar to those of R22 while HTCs of R407C and R410A were 23–53% and 10–21% lower than those of R22. For a plain tube, our correlation agreed well with the present data for all refrigerants exhibiting a mean deviation of 11.6%. Finally, HTCs of a microfin tube were 2–3 times higher than those of a plain tube and the heat transfer enhancement factor decreased as the mass flux increased for all refrigerants tested.     

气泵驱动冷却机组在某小型数据中心的运行性能分析

为了将气泵驱动冷却机组更好地应用于数据中心,本文对自行设计的气泵驱动冷却机组在北京地区某小型数据中心的运行性能进行研究,通过监测其实际运行情况,分析了机组的工作特性,拟合出工作特性曲线。结果表明:机组换热量随室内外温差的增大而增大,当室内外温差为11℃时,换热量约为10.4 kW,室内外温差达到23℃时,换热量约为13.6 kW;气泵功率随室内外温差的增大而减小,当室内外温差为11、23℃时,气泵功率分别为1 300、810 W。当室外温度为-3.7℃,室内外温差为23℃时,机组EER可达10.40。当室外温度低于15℃时,采用此机组对数据中心机房进行散热能够满足室内负荷要求,与采用原空调散热相比全年节省电量6 842.24 kW·h,全年节能率约为25.78%。