大功率相变蓄冷散热系统数值研究

针对大功率瞬时热源散热技术需求,提出了基于相变蓄冷和冷凝换热的热管理系统。系统以管翅式换热器为传热单元,以石蜡作为相变材料,采用干度为0.1的低压饱和水作为换热介质,在换热两侧均构建相变过程,可满足高储能密度、快速释冷的要求。构建了三维翅片和一维管道耦合的数学模型,对蓄冷器传热特性进行数值研究,对比了换热流体在单相、两相状态下蓄冷器的释冷功率和散热效率,研究了冷凝压力对蓄冷器性能的影响。研究结果表明,在蓄冷系统中构建冷凝过程使散热功率提高了230%,散热效率提高了38%;冷凝压力对散热效率几乎没有影响,散热效率保持在80%左右;冷凝压力增大,散热功率增大,在压力增大到70 kPa后趋于不变,最大值为14.5 kW,散热密度最大为1.48 W/cm~3。