热泵驱动热管式辐射供热装置的实验研究

本文提出热泵驱动热管式辐射供热装置的循环原理,基于1 HP压缩机研制出一套样机,并在焓差室测试了样机在室内温度为18～22℃,室外温度为-15～0℃的工况下的运行特性。结果表明:热管散热器启动迅速、表面温度分布均匀,热管工质的最佳充注比率为0.1,当室内温度为22℃,室外温度为-15～0℃时,制热COP最高可达4.1。     

乙烷环路热管传热性能的实验研究

为研究加热功率及充液率对环路热管传热性能的影响,建立了低温环路热管性能测试实验台,测试并记录了在不同充液率下,乙烷环路热管的启动特性及其在各工况下稳定运行时的温度分布情况。研究结果显示:该环路热管在充液率为50%和60%时,启动较迅速,运行较为稳定,其稳定运行时的温差及热阻都较小,而在充液率过大(大于70%)时出现启动困难的情况,其稳定运行的温差及热阻也会增大。该环路热管的最佳充液率约为60%。除此之外,在一定范围内对环路热管增大加热功率,其产生的蒸气会增多,使得环路热管内压差变大,工质流动加快,从而可以减小其稳定运行的温差及热阻。     

某小区地板采暖供热系统设计及体会

地板采暖系统由于供回水温差小,管道管径相对散热器采暖系统显得大,在系统调试运行时容易平衡。住宅户内采用地板采暖系统,分户计量,各户可以独立调节室内温度,促进行为节能。地板采暖系统的室内设计温度比散热器系统低2℃,这样建筑热负荷可以整体降低8%左右,达到节能的目的。本文主要介绍北京市某二十万平米小区的供热系统,分别从换热站、供热管网、用户以及系统调试运行等方面进行了介绍。     

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。     

新型热管电子器件散热器的实验研究和数值模拟

随着电力电子技术的不断发展,高热流密度器件热控制问题以及出现的热流分布不均匀的现象,是电子电器设备亟待解决的关键技术。热管作为高效传热元件,已经广泛应用于电子器件的散热技术研究中。本文对新型平板式热管散热器进行了数值模拟和实验研究。根据电子器件的运行工况,建立了散热器性能测试系统,并对平板热管型电子器件散热器进行了在不同工况下的性能实验。结果表明采用平板热管散热器可以有效提高CPU芯片的散热性能,芯片发热量在160W后为其最佳工作状态。同时用数值模拟方法对平板热管散热器底面的导热效果进行了优化设计,通过改变导热系数以及扩大模拟芯片尺寸来达到改善CPU冷却散热器的散热效果的目的,并得到了一些有价值的结论,这对改进管散热器的散热效果有一定的指导意义。     

大功率LED灯热管散热器性能研究

设计了一种新型重力热管并对其散热性能进行了理论计算与实验验证。研究表明:新型重力热管散热器总热阻比普通重力热管降低32%;在环境温度为21℃,LED灯发热功率为14W时,热管能启动时间约为30min;在极限热流密度以下,新型热管散热器具有良好的散热性能且能在较宽的环境温度下运行。     

黄海北部海水源热泵供热和免费供冷系统实测

海水源热泵区域供热供冷系统作为一项可再生能源利用技术,目前尚缺乏有关该系统实际应用方面的研究。作者对黄海北部某海水源热泵区域供热供冷系统进行了实地调研与测试,获得了该系统运行方面的大量第一手数据,经计算得到：2013年冬季极端海水温度期间,所测试热泵机组的实际平均制热性能系数为2.43,相应工况下的系统平均制热性能系数为1.86;2011-2012年供暖季机组和系统的平均制热性能系数分别为2.99和2.30;夏季“免费”供冷（热泵机组不开启）测试期间,系统的平均制冷性能系数为3.35。文章进一步对夏季“免费”供冷期间系统制冷性能系数不高的原因进行了分析。分析结果表明,由于用户的风机盘管未按实际冷水温度选择,致使实际运行时冷水供、回水温差仅有1 ℃,从而导致水泵运行能耗过高。     

多芯片平板热管散热器性能的实验研究

设计了一种新型多芯片平板热管散热器,通过测试模拟芯片的表面温度,对散热器在不同空气流速、芯片数目及位置和加热功率下的散热性能进行了实验研究。测试结果表明:在环境温度为20℃、芯片表面温度控制在80℃的条件下,散热器水平使用时,单芯片、双芯片和三芯片的最大散热能力分别为310W,390W和500W;散热器竖直使用时,其最大散热能力分别为275W,408W,500W。由此得出,多芯片平板热管散热器的散热性能较单芯片散热器具有更大优势。实验结论与平板热管的热扩散效果吻合良好,而且符合现代电子器件散热的要求。     

蒸发冷却式热管与蒸气压缩复合数据中心空调系统性能实验研究

为解决传统数据中心空调系统能耗高和冷却效率低等问题,本文提出了带有蒸发式冷凝器的制冷剂泵驱动热管与蒸气压缩复合数据中心空调系统,实验分析了不同室外温度与冷凝器风速下系统的运行性能.结果表明:在热管模式下,当室外温度低于0℃时,降低冷凝器风速能够提升系统COP;当室外温度高于0℃时,增大室外机风速能够提高系统节能性.降低...     

蓄热除湿耦合型无霜空气源热泵热水器实验研究

本文研究了一种新型无霜空气源热泵热水器系统,该系统在传统系统基础上增加了除湿换热器和蓄热装置,其运行方式包括制热模式和再生模式两种。针对此新型系统,本文搭建了实验台,并通过研究发现,该系统在室外温度为-3℃、0℃和3℃、RH(相对湿度)为85%的工况下可以保持无霜运行时间分别为32 min、34 min和36 min;且在再生模式下能够满足干燥剂的再生,保证系统了的持续供热。此外,与逆循环除霜系统相比,在-3℃和3℃,RH为85%下,COP分别高17.9%和3.4%,表明在低温环境下,该系统有相对明显的优势。     

电动客车用余热回收型热泵的换热器优化及性能实验研究

本文针对热泵空调系统在冬季低温工况下制热能力衰减问题,通过换热器设计优化,研发出基于喷射补气的余热回收型热泵空调系统,并进行了性能实验研究.结果表明:研制的准二级压缩电动客车热泵空调系统在低温条件下具有较好的制热性能.在环境温度为-20℃,车内温度为20℃,余热量为1.8 kW的制热工况下,相比于无余热回收工况,系统制...     

空气源热泵自然冷源过冷制热性能实验研究

冬季我国北方室外环境蕴含大量天然冷源,热力学分析表明热泵工质过冷释放的热量可以在蒸发器的等温吸热过程中获得补偿。为了研究大气自然冷源对热泵制热性能的影响,增设室外过冷器,搭建利用自然冷源过冷的空气源热泵实验装置。实验结果表明：当室外环境温度大于0 ℃,冷凝温度小于45 ℃的条件下,自然冷源过冷对热泵制热量与制热COP影响均较小,系统制热量维持在6.22 ~ 6.70 kW,制热COP维持在3.03,压缩机排气温度维持在103 ℃以下;当室外环境温度小于 -10 ℃,冷凝温度大于50 ℃时,随过冷度的增加,压缩机功率增加、排气温度显著增高,系统制热量呈先缓慢增加后减小趋势,制热COP降至2.3。基于上述研究提出一种空气源热泵过冷融霜新型除霜方式,融霜同时不停止制热。     

单面波浪平板脉动热管的传热性能

对一种单面波浪平板脉动热管的传热性能进行了实验研究,分析在空气强制对流冷却条件下充液率、加热功率、倾角等因素对其传热性能的影响。研究结果表明,除0°倾角外,脉动热管的最佳充液率为20%～30%,倾斜角度对脉动热管传热性能的影响很小,但90°时相对最好。脉动热管在0°放置时其传热性能较差,在低充液率的情况下甚至丧失脉动效果,主要是工质回流不畅的原因,与平板脉动热管的槽道设计有很大关系。此外低加热功率时热管传热性能存在波动,有时甚至不能启动。     

A New Mercury Gas-Controlled Heat Pipe for Temperature Amplifier and as Calibration Facility

At the Italian National Research Institute of Metrology, the activities and studies concerning gas-controlled heat pipes are constantly increasing in terms of involved personnel, instrumentation, and devices available. In the last two years, among the other activities, a totally new gas-controlled heat pipe operating with mercury as the working fluid has been designed, manufactured, and completely characterized. This heat pipe is made of stainless steel and provided with three thermometer wells. A dedicated furnace has been constructed and specific software algorithms have been implemented for the temperature and pressure control. This device will be used as a low-temperature reference for the new “Temperature Amplifier” and as a calibration facility for thermometers calibrated by comparison between 220°C and 450°C. All details regarding this heat pipe, including the assembly, filling, and testing procedures, and the complete characterization campaign are summarized here. Results in terms of temperature stability, uniformity, and time response are reported, and demonstrate the capabilities of this gas-controlled heat pipe to be a useful device for research and applications in contact thermometry. Another gas-controlled heat pipe operating with mercury and provided with six thermometer wells has been manufactured, and will be characterized for the contact thermometry calibration laboratory at INRiM and for other calibration companies in Italy; this device is also presented.     

高温压缩机变转速的复叠式热泵系统性能实验研究

为研究变转速压缩机对复叠式热泵系统的影响,本文搭建了高温压缩机变转速的复叠式热泵实验台。通过实验研究了不同运行工况下系统排气温度、中间温度、制热量、功率及COP随高温压缩机转速的变化规律。结果表明:在冷凝温度为46℃,蒸发温度为-35℃～-10℃时,压缩机运行安全可靠;在冷凝温度为46℃,蒸发温度为-25℃,高温压缩机转速从1 200 r/min增至6 000 r/min,制热量提升了129. 7%,低温压缩机功率减少43.4%; COP随高温压缩机转速的增加呈先增大后减小的趋势,存在最大COP和对应的最佳高温压缩机转速。     

夏季冷热联供模式下的燃气机热泵机组性能分析

本文建立了一套以R134a为制冷剂工质、以天然气为一次能源驱动开启式压缩机做功的燃气机热泵系统,研究了当蒸发器进水温度为12～22℃,室外环境温度为24.2～35.6℃,发动机转速为1 400～2 000 r/min,夏季冷热联供模式时,空气源燃气机热泵(GEHP)机组的性能。结果表明:发动机转速和蒸发器进水温度的变化对系统性能的影响大于室外环境温度变化的影响。随着发动机转速由1 400 r/min增至2 000 r/min,系统COP_1、COP_2、PER_1、PER_2分别减小了15.5%、9.9%、18.8%、13.5%。在工况范围内,机组冷水出水温度可达6.7～19.3℃,热水出水温度可达40.7～61.7℃,考虑余热回收情况下系统PER_2可达1.14～1.45。     

空气源热泵耦合太阳能及余热用于升压站供暖的研究

风电场、光伏发电站等工程的升压站,一般远离集中热源,冬季多采用“电暖气+热水器”的传统方案,能源利用效率低,增加了电能消耗,降低了项目收益。提出“空气源热泵耦合太阳能及余热”的供暖方案,为升压站提供了可靠的热源,并提高了能源利用效率,降低了运行费用。升压站内电气设备间有大量的40℃左右的排风,可以作为空气源热泵的低温热源,解决了空气源热泵低温时效率低的弊病;空气源热泵生产出热水,并设置太阳能热水器进一步提高水温满足供暖要求;设置单独的蓄热水箱适应供暖负荷变化并解决一部分生活热水需求。以北京某风电场工程为例,阐述了这一系统的优缺点以及推广的必要性和可行性。分析表明,在最冷时该系统仍可以高效、稳定的运行,投资回收期短,为寒冷地区空气源热泵的应用提供了参考依据。     

一种变频空调电控箱体降温模块的研究

本文根据变频热泵机组系统特点和制冷循环热传导原理设计了一种变频空调电控箱体的降温模块,该降温模块的U型散热装置与制冷剂配管接触弧度为3/4圆弧结构,接触点切线成45°斜角,放置在空调系统中出储液器到进入电子膨胀阀之间的管路部分,使制冷剂经过该散热装置的温度处于40℃～50℃之间最佳温度范围。在环境温度43℃、出水温度15℃的制冷工况下,通过实验分析和验证了增加该散热装置和自然冷却两种状态下系统的性能。结果表明:加装制冷剂散热装置机组运行时变频器功率器件产生的热量可以通过制冷剂散热装置带走,降温效果较为明显。同时,通过理论计算和实验测试对比了变频器功率发热部件温度与制冷剂进口温度之间温度差变化情况,验证了加装制冷剂散热装置的效果。     

带有强化换热结构的芯片散热器实验研究与数值模拟

超级或大型计算机服务器CPU的冷却散热问题,已经成为计算机高性能发展的瓶颈,受到业内越来越广泛的关注。本文提出了一种用于冷却计算机服务器芯片的散热器,其结构是将镶嵌在散热器底板的热管与翅片组装为一体。利用自建实验台对该散热器以及平板式热管散热器的性能进行了对比实验分析,同时对其热管本体、翅片以及均温板的温度分布进行了数值模拟。这种热管冷凝段得到强化换热的散热器其底板面积相对平板式热管散热器减小了50%,因此具有更好的均温性;在相同的工况下热流密度由24.3 W/cm2增至68.6 W/cm2时,该散热器翅片顶部的平均温度增幅仅为17%。     

ITS-90 Scale Realization on the New Radiation Thermometer Calibration Facility at NMi VSL

In the first half of 2005, Nederlands Meetinstituut Van Swinden Laboratorium B.V. (NMi VSL) redesigned their facilities for radiation thermometry in a new laboratory building and an opportunity arose to implement new measurement methods. The new facility is used for ITS-90 realization and dissemination in the temperature range from  − 50 °C to 3,000 °C. A study was performed to compare a silver-point realization with a fixed-point blackbody radiator (FP-BBR) to a sodium heat-pipe blackbody radiator (HP-BBR) traceable via a HTSPRT to a contact thermometry silver point. It was found that the fixed-point realization transfer to the sodium heat pipe results in an uncertainty from 0.2 K to 2.4 K for the ITS-90 over the temperature range from 961.78 °C to 3,000 °C.