毛细管两相流特性研究进展

毛细管是广泛使用于小制冷装置中的节流元件，主要介绍了毛细管内制冷工质两相流特性的实验研究及理论研究的国内外现状，阐述了目前研究存在的几个问题，探讨了这一领域内研究的几个发展方向。     

连通微小通道环路热虹吸系统换热特性实验研究

针对芯片级散热场景,设计并搭建了两相环路热虹吸实验系统(TPLT),以R245fa作为工质,在冷凝器入口冷水温度为35℃、热流密度为10—162 W/cm²的工况下,研究了充液率对系统运行特性的影响,以及沟槽宽度为0.2—1.2 mm的连通平行微小通道(IPM)与平行微小通道(PPM)的沸腾换热性能。结果表明:40%是系统的合适充液率,过高的充液率导致冷凝器内部积液产生额外的蒸发器入口过冷度,过低的充液率则无法提供足够的循环流量;由于蒸发器水平放置时,TPLT系统流量启动存在滞后性,其瞬态启动特性会影响微小通道的稳态换热性能;0.2 mm槽宽的连通微小通道(IPM02,命名方式下同)具有较好的核态沸腾换热性能,因此启动阶段不存在温度过冲;最高测试热流密度下,IPM02和IPM07的传热系数相比于PPM分别提升约11%和5.7%,IPM12的传热系数则反而低于PPM。     

明渠水气两相流数值模拟

本文采用紊流代数应力模型计算了明渠强迫掺气水流掺气设施后的两相流动,通过求解气相的质量守恒方程求得两相混合物的掺入浓度分布。算例与实验资料比较,结果基本吻合,表明这种模型是合理可行的。     

氨制冷系统热虹吸冷却技术

阐述了沸腾高压氨液作冷却液的热虹吸环流间接冷却的原理,介绍分析了带热虹吸贮液器的典型热虹吸油冷却系统、带卧式贮液器的热虹吸油冷却系统、多台油冷却器的热虹吸冷却系统的流程,以及热虹吸油冷却系统的设计。     

热虹吸油冷却系统：数学模型与理论计算篇

近年来，热虹吸油冷却系统在国内逐步推广应用，但目前仍缺乏理论分析与计算模型，所以在实际应用中仍存在一些分歧与争论。本文尝试从建立数学模型开始，进行理论计算，从而得出能够指导实践的理论依据。     

气空间对自然循环两相流系统启动过程稳定性影响实验

通过实验研究了一体化自然循环反应堆压力壳上部自稳压气空间对于自然循环两相流系统启动过程中流动稳定性的影响。实验结果表明,较小的气空间有利于抑制流量振荡。依此提出在反应堆启动过程中提高流动稳定性的新途径：首先在较小的气空间体积下开始启动,当达到额定热工参数后将多余的水放出达到所需要的正确运行状态。     

低温气液两相流中压力波传播特性研究

以竖直管路中的液氧-气氧两相流体为研究对象,构建了液氧流动冷凝与压力波传输数学模型,并通过实验数据验证了数学模型的正确性。数值模拟了不同流速下液氧-气氧的流动冷凝过程,得到了流速对压力波传播情况的影响规律。结果表明:过热气氧在液氧中发生流动冷凝的过程中,沿流动方向截面含气率逐渐减小,且随着入口流速的增加,气氧在管内冷凝的长度逐渐增加;在恒定扰动频率下,管路内流速越大,压力波的传播速度越慢,衰减幅度越大。     

用于低温设备的液氮分配系统

液氮分配系统中包括强制循环系统和重力输送自循环（自然循环）系统,重点介绍重力输送自循环（自然循环）液氮系统的性能和特点,分析出自然循环液氮系统是稳定、可靠、低液氮消耗和较高效率的系统。分配系统降低了工作温度,可以不用液氮泵,减少了系统中的阀门。设计自然循环系统前,要进行系统的热和液压分析,在自然循环系统设计中,系统的分析和预测是非常重要的,因为通过分析和验证才能保证系统内任何地方蒸发率都不超过10％,这可以明显减少设计风险。自然循环液氮系统已在多种低温设备中得到应用。     

基于数值模拟方法的循环流化床的颗粒特性分析

主要采用数值模拟的方法,以一台75t/h级额定蒸发量为90t/h次高压,自然循环、单炉膛、平衡通风、半露天布置、全钢架悬吊结构,燃料发热量为3000大卡,燃料采用混煤(50%)和煤泥(50%)混合燃烧,固态排渣,配国产15MW抽凝式汽轮发电机组的循环流化床锅炉为研究对象,从判断高浓度颗粒相的方法、高浓度气固流动的数值研究以及气固两相间的耦合三方面出发,对其高浓度颗粒相进行模拟分析,以得到循环流化床的浓相气固两相流动特性。     

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%。     

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。     

DAM两相闭式热虹吸回路冷却系统实验研究

两相热虹吸回路由于较高的散热性能在高功率电子设备冷却领域有较好的应用前景。为了解决四通道数字阵列模块的冷却问题,本文设计了一套两相闭式热虹吸回路冷却系统样机并对系统启动特性、充液量和工作倾角对系统散热性能的影响进行了实验研究。研究结果表明,样机系统结构及散热性能满足指标要求,启动性能和工作性能良好。此外,该系统对热耗1600 W、局部热流密度接近100 W/cm~2的组件的冷却效果良好。     

泵驱动两相循环回路中工质泵的冷损失特性分析

为了充分利用室外自然冷源,将泵驱动两相循环回路系统用于数据中心自然冷却。本文通过改变系统温差、泵频率、换热面积、高低温水源温度,对工质泵的冷损失性能进行实验研究。结果表明:高温水源温度不变时,冷损率在温差为16℃、频率为15 Hz及较大换热面时最小;低温水源温度不变时,不同温差下,当蒸发器和冷凝器个数均为5个时系统冷损率最小,且不超过3. 20%;高温水源温度越高,冷损率越低,本实验高温水源温度为26℃时,冷损率最低,且不超过2. 82%。     

浓度对超声检测颗粒两相流的影响

讨论了颗粒两相流检测中常用的超声单散射模型和复散射模型 ,研究了浓度对超声检测颗粒两相流的影响。通过实验测得了超声在体积浓度为１ %～１０ %的ＴｉＯ２-水悬浊液中传播时的衰减系数。结果表明 ,悬浊液中的超声衰减系数随着浓度和频率的升高而增大。实验的结果和使用的超声散射模型的理论值在低浓度时吻合较好 ,而在高浓度时有所偏离。文中对这种偏差的原因进行了讨论。     

液气-液喷射器尺寸设计方法

本文基于流动过程中的基本规律,参照液-液喷射器的尺寸设计方法,引入一组尺寸修正系数,通过实验确定最佳修正系数并提出喷射制冷循环中液气-液喷射器的设计方法。实验以R22为制冷工质,使用两相喷射器与满液式喷射器替代传统压缩制冷循环中的干式蒸发器以实现喷射制冷循环,采用Labview8.5进行实时数据采集。数据分析结果表明:喷射器的喷射系数在修正值δ=0.95时达到最高,此后处于下降趋势。喷射器在运行工况为工作压力0.95 MPa、引射压力0.45 MPa、混合压力0.5MPa,修正系数δ=0.95时,各测点工况符合设计工况,且实验所得喷射系数均值与经验公式计算值误差小于3%,说明该尺寸设计方法具有可行性。     

强制涡超细分级机内腔气-固两相湍流流场数值模拟

建立了FW-Φ150型强制涡卧式涡轮分级机内腔叶片之间气-固两相流的双流体理论模型熏并利用通用的流体力学计算软件进行了数值模拟。结果表明:该涡轮分级机在正常工作状态时,内腔流场遵循强湍流流动规律;粒子群的运动规律是,粒子的粒径越大,越易向叶片外边缘聚集,直至返回分级区;随着转速的增大,流场的涡流现象越来越强,相同粒径的粒子,当转速增大到一定的程度时,出现了反流现象,使已经分离出的细粒又返回到分级区,而影响分级机的分级效率。     

新型气固两相流亚微米级粉体浓度及浓度分布测量方法

提出了一种新型的基于激光散射原理的气固两相流亚微米级粉体浓度及浓度分布测量方法, 适合流场的物质组成及其浓度分布等气固两相流特性分析。以烟气烟尘浓度检测为例, 介绍了基于上述测量原理的烟尘浓度监测装置的设计及其工程实现方法, 可望推广到石油、医药等其它化学工业的气固两相流浓度分析。     

激光多普勒流动测量技术在颗粒流体两相流中的应用

分析介绍了激光多普勒流动测量技术的原理和用LDV／PDPA同时测定颗粒流体两相速度和粒径大小的基本方法，并进一步讨论了用LDV／PDPA测量颗粒浓度和两相流动动态特性的问题。     

用于原子干涉仪的光学锁相环系统

研制了一种用于原子干涉仪的外差式光学锁相环系统,实现了两台外腔半导体激光器频率和相位的同步,锁相后的激光拍频线宽低于1 Hz,10 MHz积分带宽内的残余相位噪音为0.002 rad2,频偏1~100 kHz范围内的相位噪音达到-100 dBc/Hz。研究了闭环相位噪音对原子干涉仪的影响,当自由演化时间为200 ms、拉曼π脉冲时间为30 μs、单次循环时间为1 s时,锁相后相位噪音对重力测量灵敏度的贡献为10μGal?Hz-1/2