环形热管蒸发段管外空气的换热效果数值模拟

采用Fluent软件提供的传热模型和湍流模型中的κε两方程模型,对环形热管换热器在回收排风能量时蒸发段管外空气的换热效果进行数值模拟,研究不同排数和进口工况下热管换热器的换热情况,为热管的设计提供参考依据。     

冰箱冷藏控温系统中分离式热管的传热性能

本文提出了将分离式热管与直冷冰箱板管蒸发器相结合的新方案,在-25℃的冷源温度下,测试了热源温度为5、8、12℃下热管的稳态传热功率,获得了分离式热管的最佳充注量为120 g。基于该充注量下冷藏室内的降温过程,对系统内部各参数的变化进行了研究分析。实验结果表明:启动10 min左右,分离式热管内部参数基本达到稳定。分离式热管可以在60 min内使冰箱冷藏室内温度从16℃降至5℃,在135 min内降到0℃。通过电磁阀的自动开停控制,维持冷藏室内温度为8℃时,单周期运行时间约为6.5 min,停止时间约为42.8 min,开停比率约为15.2%,控温精度达到1.1℃,优于普通直冷冰箱2.5℃的控温精度,初步验证了分离式热管具有良好的传热特性及控温性能。     

中温热管换热器内传热特性的研究

采用有效度-传热单元数(ε-NTU)法,建立了中温热管换热器的离散型数学模型。研究了中温热管换热器冷侧和热侧的传热特性。建立了单根热管的传热模型来修正计算热管热阻时所产生的温度误差,分析了单根热管的传热过程对整个换热器换热的影响。研究成果为安全衔接热管不同温度区域内的每排热管和强化中温热管换热器的传热性能以及中温热管换热器的进一步结构优化提供了理论依据。     

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%。     

重力式气-液型热管换热器的设计及应用

重力热管是一种依靠工质介质相变传热,具有传热温差小、热响应速度快、换热量大等优点的传热元件.为研究由重力热管组装而成的热管换热器在余热回收方面的优势,以西安某工程为例,根据设计要求,依据常规设计方法、整体设计思路,完整详细地介绍了重力式气-液型热管换热器的选型设计.最终经计算,选取54根长度为1500mm的重力热管,按...     

CO2分离式热管在数据中心的应用

本文通过实验研究了应用于数据中心的CO2分离式热管系统,对比分析了CO2热管与R22热管的最大传热能力、总传热热阻和驱动温差,结果表明:在相同充液率下,CO2热管的最大传热能力明显大于R22热管,当上升管和下降管管径为9 mm时,CO2热管和R22热管的最大传热能力分别为3300 W和1500 W,当管径为12 mm时,CO2热管和R22热管的最大传热能力分别为5400 W和2200 W;CO2热管的正常负荷范围大于R22热管,但总传热热阻小于R22热管;不同传热量下,与R22热管相比,CO2热管所需的驱动温差平均低4℃,即相同条件下CO2热管系统所需的冷源温度可以提高4℃。以小型数据机房为例,结合上海气候条件计算得出,采用CO2热管系统的年耗电量比R22热管系统减少7.425×105 kW·h,比集中送风空调系统减少3.182×106 kW·h。     

U形热管换热器对空调箱机组除湿性能影响的试验研究

为分析U形热管换热器的工作性能,通过改变迎面风速和回风温度,测出U形热管换热器前后的参数,计算换热温差和换热效率,然后测试相同条件下无U形热管换热器的状况,分析得出增加热管换热器后空调箱机组除湿量可提高15%左右。     

三排变片距翅片盘管换热器结霜特性实验研究

为改善空气源热泵室外翅片盘管换热器在低环境温度下沿空气流动方向结霜不均匀、首排结霜量较大进而导致热泵除霜间隔较短、制热能力下降等问题,对不同翅片片距组合的变片距翅片盘管换热器在低环温工况下运行及结霜的情况进行实验研究。结果表明：变片距翅片盘管换热器在低环温条件下可有效延长迎风面管排发生结霜堵塞的时间、对于结霜生长速度和结霜质量也有抑制作用。变片距翅片盘管换热器在结霜中后期阶段换热功率更高,在合理的翅片间距组合下,变片距翅片盘管换热器可以在不损失过多换热功率的情况下延长换热器迎风面管排结霜堵塞的时间,如样品4的平均换热功率比样品1低6.02%,而除霜间隔延长了37 min。     

同心套管与异心套管管排余热回收装置的实验研究

本文设计了一套以铝为壳体,丙酮为工质的新型热管换热器。研究了不同热负荷,其系统倾角分别为30°、45°、60°、75°、90°,工质充液率为30%条件下的运行特性。通过改变倾斜角度及加热段长度和操作温度来测试余热回收系统的最佳传热性能和效率。结果显示:在实验条件下,最大传热量随着操作温度的升高、蒸发段长度的增长而增大,最佳倾斜角度为60°,最佳长度为270 mm。     

热管式溶液吸收器传热传质过程的数值模拟

本文首次利用水重力热管，以溴经锂水溶液为工质，对在这外壁面上溶液降膜吸收水蒸气并移出吸收热的传热传质过程进行了数值模拟。结果表明，在一定条件下，所需热管加热段长度随膜雷诺数的增加而增加，随输出热温度的提高而减小，并且降膜平均传热和传质系数随膜雷诺数的增加而降低；利用热管作为吸收器的传热传质元件，其传热温差很小，但大较大浓差和较大雷诺数下，所需热管加热段长度太长。     

重力铯热管等温性能研究

为了验证铯热管研制的关键技术,通过测量热管外壁温度,在定温条件下研究了重力铯热管的等温特性和启动性能;同时,分析了冷凝段长度对铯热管等温性能的影响。实验结果表明:当加热炉温度在330~630℃,铯热管均能正常启动;加热炉温度越高,启动越快;在该温区,铯热管具有优良的传热性能;然而,当冷凝段长度为300mm时,铯热管壁面温度出现锯齿状周期波动。从过热度的角度,分析了铯热管内部的沸腾相变传热机理;选择合适长度的冷凝段可避免周期性间歇沸腾的产生。实验结果同时也了证明铯热管在330~630℃温区可作为高效的传热元件,非常适合复现ITS-90国际温标锌凝固点。     

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.     

热管传热性能的评价方法及其测试装置

热管是一种利用工质相变进行热量传递的高效传热元件。文中介绍了一种等效的评价热管传热性能的方法即管内等效对流换热系数法。此外 ,还介绍了等效对流换热系数法测量装置。利用该装置还可研究不同的充液率、不同成分的工质以及倾角对热管传热性能的影响 ,从而研制出高效传热性能的热管     

Air cooling of concrete by means of embedded cooling pipes-Part I: Laboratory tests of heat transfer coefficients

Embedded cooling pipes can be used to reduce the temperature rise in massive structures as a measure against thermal cracking. When air is used as a cooling medium, relatively large diameters with profiles causing friction losses along the pipe are preferred. In this paper, heat transfer coefficients for two different types of cooling pipes have been determined for different pipe flows in combination with various temperature levels. This paper relates to the first part of the investigation dealing with the laboratory tests of heat transfer coefficients. The second part, dealing with application in design, is presented in “Air cooling of concrete by means of embedded cooling pipes-Part II: Applications in design” [1].     

机柜服务器热管背板换热性能的试验研究

通过测试热管背板系统在不同进风温度、制冷剂冷凝单元（RCU）冷冻水进水温度及水流量工况下的换热能力,分析环境温度升高、系统供水不足等对高密度机柜服务器安全运行的影响,采用模拟负载机柜测试机房机柜安装热管背板后不同位置的换热能力。结果表明,热管背板系统对进风温度、冷冻水温度及流量具备良好的换热适应性,发热量大的服务器优先安装在机柜中下部,发热量小的服务器安装在机柜上部,可以最大限度发挥热管背板的换热能力。     

Optimizing the Design of Space Radiators

A procedure for optimizing the configuration of a heat pipe/fin radiating element in terms of heat rejected per radiating mass has been developed. The optimization was carried out analytically by expressing the heat radiated per radiating mass in terms of a function involving a dimensionless heat transfer coefficient and the dimensionless thermal gradient at the root of the fin where it joins the heat pipe. The dimensionless Stefan–Boltzmann radiation equation was solved numerically to determine the value that maximizes the function that determines the heat transfer per radiating mass. Once this value is obtained, the optimum width and thickness of the fins as well as the heat radiated per mass can be specified in terms of the operating temperature, emissivity, diameter, and mass/length of the heat pipe, and the density and thermal conductivity of the fin material. The resulting analytical expression can then be used to determine the maximum heat radiated per radiating mass over a wide range of operating conditions, to optimize the design of a specific heat pipe/fin combination, and to conduct analyses of the influence of design and materials properties on the performance of the system. The optimization procedure was carried out for the case of uniformly tapered fins as well as for flat fins.     

Large eddy simulation of turbulent heat transfer in pipe flows with respect to Reynolds and Prandtl number effects

Heat transfer in a fully developed turbulent pipe flow is investigated by the use of the large eddy simulation technique. Isoflux condition is imposed at the wall. Four Prandtl numbers are considered (0.71, 3, 5, and 7) and three Reynolds numbers (5,500, 10,000, and 20,000). The effects of Reynolds and Prandtl numbers on turbulent heat transfer in pipe flow are investigated in order to obtain a more detailed knowledge of the thermal field in circular pipe flow. The objective of this study is also to examine the effectiveness of the large eddy simulation approach for predicting the turbulent heat transfer at different Prandtl numbers larger than 0.71, for various Reynolds numbers up to 20,000. Validation is achieved by comparing the present predictions to the available results of the literature. The effects of Prandtl and Reynolds numbers on many statistical quantities, such as mean temperature profiles, RMS of fluctuating temperature, turbulent heat fluxes, higher-order statistics, and heat transfer coefficient, are examined. Visualizations of instantaneous filtered temperature fields are analyzed.     

液氧煤油火箭发动机排放预冷数值仿真

针对预冷过程中输送系统和发动机流道内沸腾传热和两相流动过程,建立一维二流体模型。以某液氧煤油发动机为原型,对不同气枕压力、排放管径和空中排放时间条件下排放预冷过程进行仿真,分析进出口温度以及流量特性的变化情况,结果表明增大排放管径和排放压力均可以增强预冷效果,而空中排放预冷时达到同样预冷效果所需的推进剂量则与管径大小无关,并且预冷效果受到地面状态的影响。     

地源热泵能效比试验与研究

采用对比试验,对不同型号井埋管的散热能力、传热能力进行研究,从而得出不同井埋管对地源热泵的不同影响。对地源热泵能效比研究前景作简单介绍,在试验部分,通过对传感器进行校正与误差分析,保证试验中数据的精确性,使散热试验和取热试验一样。应用传热模型,根据散热和取热中管内水流的流量和温度,就可以计算出水平管在各种工况下的平均散热和取热能力,鉴于在地源热泵系统应用中,地埋管换热器的设计是最关键的部分,而地源热泵的能效比又与其有密切联系,可以由此知道不同型号井埋管对地源热泵能效比的影响。     

N-甲基吡咯烷酮热管启动性能和等温性能实验研究

复现锡凝固点的中温热管固定点炉,需要选择合适工质的中温热管。研制了2根以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为工质的重力热管(1#,2#),并在同等定温加热条件下对其启动特性和等温特性进行实验研究。结果表明:2#热管启动时间快于1#热管,且启动后稳定性优于1#热管;初步证实NMP热管在170~320℃温度范围内可运行;此外,制作工艺可影响热管的启动特性和等温特性,在相同的运行条件下,热管制作工艺越合理,热管冷凝段上部温度相对越高。