基于分布参数模型的微通道平行流环路热管换热性能研究

基于分布参数模型建立了微通道平行流环路热管的稳态传热模型,并通过实验验证模型可行性,最大相对误差为10.5%。模拟研究分析了充液率、蒸发器和冷凝器高度差等因素对环路热管传热性能的影响。结果表明：环路热管的最佳充液率为80%~105.4%,换热量为1.27~1.36 kW;蒸发器和冷凝器的高度差从0.4 m增至1.0 m时,换热量约提升8.7%。同时,模型能够预测蒸发器流量分配的不均匀性及扁管内部的两相状态,使模拟结果更加精确,对微通道平行流环路热管的结构设计具有一定的参考价值。     

微通道型分离式热管传热性能实验研究

研制了微通道型分离式热管采用R134a为传热介质,针对高低温温差、充液率、安装高度差和连接管路等因素进行了实验研究,得出了各因素与单位面积换热量的变化关系.实验结果表明,热管换热量在温差为20℃时比温差为10℃时增加了106％;而系统的最佳充液率介于113％～140％,在此区间内的单位面积换热量最大;当高度差从0.75m增加到1.2m时,热管的单位面积换热量增加了267％.     

动力型分离式热管设计与试验研究

为了研发数据机房用蒸气压缩/热管复合型环控系统,进行动力型分离式热管模块的设计和性能试验。热管系统采用平行流冷凝器和管片式蒸发器,由屏蔽泵提供循环动力,并由调节阀控制供液量。在标准焓差法试验室进行热管模块的制冷性能试验,结果表明：1热管系统在设定工况的制冷性能达到设计指标,验证热管系统参数匹配的合理性和实用性;2热管模块的制冷量、EER与室内外温差近似为线性关系;3液泵驱动的动力型分离式热管系统运行稳定、可靠,解决了重力型分离式热管的运行稳定性问题,简化了系统的安装,易于实施流量调节和能量控制。     

微通道型分离式热管基站节能特性实验研究

利用CFD技术对基站内的气流组织形式进行了优化,得出下进上出的气流组织形式可以提高冷风的利用率,同时开发了微通道型分离式热管基站,能保证发热机柜在设定温度范围内运行的要求,自动控制系统可以最优化的切换空调系统和微通道型分离式热管系统,保证机房内设备稳定运行。当室外环境平均温度为27℃时,制冷系统的COP可达6.23,具有较高的能效比。即使在夏季长时间的运行测试中,微通道型分离式热管基站空调压缩机的运行时间仅占基站总运行时间的39.1%,节电率达到44.7%,具有很好的节能降耗的效果。     

不同空气侧风速下微通道蒸发器换热特性实验研究

搭建微通道蒸发器性能实验台,采用控制变量法研究不同空气侧风速下微通道蒸发器表面温度分布、制冷剂进出口压力的变化规律,计算换热量和换热系数,从而分析空气侧风速对微通道蒸发器的流量分配特性和换热效果的影响。结果表明,随着风速增大,微通道蒸发器制冷剂流量分配不均匀性增大,进出口压力波动振幅和周期增加,压降增大,风速2 m/s时微通道蒸发器换热效果最佳。     

结霜工况下微通道蒸发器制冷剂分布特性

为研究结霜对微通道蒸发器内制冷剂分布特性的影响,本文提出了一种制冷剂分布参数(RDP)的评定方法。采用红外热成像及数字图像处理技术,测量结霜工况下微通道蒸发器内制冷剂分布。结果表明:随着蒸发器表面霜层厚度的增加,蒸发器内过热区逐渐缩小,两相区制冷剂分布更加均匀。实验180 min时比实验60 min时制冷剂过热区缩小22.7%,RDP提高17.2%,换热量降低2.34%。研究结果为结霜工况下微通道蒸发器制冷剂分布特性提供了定量测量方法。     

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。     

带热管的板式空气-空气换热器工作特性实验研究

提出一种用于能量回收的带热管的板式空气-空气换热器,换热器芯体内部纵向排列12根相互独立的环路热管,板间L型密封将换热器分为内、外两个循环,2台离心风机组织室内外空气通过通道层间的波纹板进行逆向C形流动换热。搭建了换热器性能测试平台,针对冬季工况和夏季工况,对换热器的温度效率、换热量与能效比进行了研究,进一步分析了2种不同工质的热管对换热器性能的影响。结果表明:冬季工况和夏季工况换热器的换热量、EER随室内外温差的增大而增大,冬季工况最高温度效率达到62%,夏季工况最高温度效率达到70%,当环路热管内工质为R32时,对换热器在冬、夏季工况的换热性能均有提升。分析计算了哈尔滨、北京、上海、广州四座典型城市使用该换热器全年EER分别为12.72、7.70、5.75、3.67。     

两种动力型分离式热管系统的试验研究

针对数据中心自然冷却需求,研究气体动力型分离式热管与液体动力型分离式热管,设计10kW复合空调样机,在标准焓差法试验室进行性能试验。结果表明:当室内外温差达到20℃时,即可利用气体动力型分离式热管替代蒸气压缩式制冷系统(相同制冷量),实现节能8%~10%;当室内外温差达到30℃时,液体动力型分离式热管系统制冷量可以达到设计指标,能效比EER为8.3,气体动力型分离式热管系统能效比EER为7.4;动力型分离式热管可以改善制冷剂在系统中的分布状态,液体动力型分离式热管可以提高蒸发温度,降低蒸发侧换热温差,气体动力型分离式热管可以提高冷凝温度和冷凝侧换热温差。     

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。     

基于六流程微通道冷凝器的空调样机实验研究

采用6流程40扁管微通道冷凝器试制了一台6kW窗式空调样机,在标准焓差实验室提供的T1工况,T3工况和T3最大工况等三种工况下实验研究了该样机的性能,结果表明:在T1工况下与采用传统翅片铜管的样机相比,制冷量提高了4.27％约254W,输入功率减少了204W,而能效比则提高了12.32％,达到了2.28,可见,采用微通道冷凝器能够明显提高空调系统的容量,降低能耗,提高空调效率;T3工况和T3最大工况下该空调样能够保持正常运行,表明该空调样机配置合理,且满足T3类型炎热气候地区的要求.     

单管多翅片排管蒸发器传热性能实验研究

针对食品冷链系统用传统排管蒸发器传热效率低、管材消耗量大等问题,采用ASHRAE 75～77标准中规定的热平衡法,在0℃和-18℃库温分别对应的5个不同蒸发温度下,对冷库用单管双翅片排管蒸发器和单管八翅片排管蒸发器的翅片效率、传热系数和制冷量进行实验研究.结果表明:单管八翅片排管蒸发器的平均翅片效率为96.03％,比单...     

过冷段翅片管换热器的试验研究

对过冷段翅片管换热器对空气源热泵冷热水机组系统性能的影响进行试验研究。过冷段翅片管换热器通过横向导热和强制对流换热可增大制冷剂液体过冷度，制热工况下，可使系统性能系数COP提高约19％，并有效降低翅片表面结霜。     

客车空调系统用管片式蒸发器流程的优化设计

对客车空调系统中的管片式蒸发器的流程进行优化设计,即通过焊接一个三通管来改变制冷剂在管片式蒸发器中的流程,降低制冷剂在蒸发器内的流阻,使客车空调系统的功耗降低3％～5％,蒸发器的换热能力提高4%,系统的能效比提高5％～8％。     

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。     

大型速冻设备蒸发器高效传热技术的试验研究

不同结构型式蒸发器的传热系数不同,选择7种不同结构的蒸发器模型,分析比较翅片形状、管径大小以及管子排列方式对蒸发器传热系数的影响,得出在不结霜工况下,传热系数最高的蒸发器结构是连续整体带波纹翅片叉排变节距结构的结论。对这种结构的蒸发器进行试验测试,得到与理论计算相符的传热系数值。     

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。     

并联梯形槽道板式脉动热管的启动性能研究

为分析板式脉动热管启动性能的影响因素,对一种并联梯形槽道板式脉动热管在空气强制对流冷却情况下进行了实验研究。结果表明,热管在低加热功率下的启动行为呈现冷热端温度平稳上升和跳跃两种,其中跳跃行为又分为跳跃后冷热端温度继续上升与逐渐下降两种;而热管在高加热功率下的启动行为主要为温度跳跃;同时实验还发现热管的完全启动温度随充液率及倾角的增加而增加,与加热功率无关;加热功率影响启动速度,功率越高热管启动速度越快。     

小型制冷系统中吸气管-毛细管回热器特性实验研究

由吸气管与毛细管热交换形成的回热器对小型制冷装置的制冷性能有着重要影响。目前,回热器主要有以下四种类型:毛细管外穿式、铝箔覆盖式、铜锡焊式、毛细管内穿式。结合理论分析,实验研究了制冷装置采用不同类型回热器时毛细管进出口温度、吸气管进出口温度、蒸发器温度以及压缩机吸排气温度对其工作性能的影响。结果表明,从换热性能上看,毛细管内穿式回热器与铜锡焊式回热器的性能基本相同,从制冷装置总体制冷性能上看,毛细管内穿式回热器优于铜锡焊式,且比毛细管外穿式及铝箔覆盖式回热器同等条件下单位容积制冷量提高17.4%,采用毛细管内穿式回热器有利于提高系统的制冷性能。     

以R407C为工质的翅片式蒸发器结霜过程模拟

翅片式蒸发器的结霜特性对于空气热源热泵的冬季运行十分关键。随着 对HCFCs替代的展开,一些非共沸制冷剂被建议为替代品。同现在使用的纯工质相比,这些非共沸制冷剂的温度滑移使和沿流动方向制冷剂的温度分布更加不均匀。在本文中,作者建立了翅片式蒸发器的分布参数模型,用以模拟结霜过程。传热与流动被认为是准稳态的。文中探讨了数值算法,并以某蒸发器为例进行了模拟。计算表明,结霜过程中空气量的改变明显,整个结霜过程存在一转折点,经过这点后流量急剧下降。R407C在蒸发过程中的温度滑移对霜层在蒸发器上的分布有重要影响。