采用多通道直冷板的两相循环冷却系统实验研究

本文搭建了以R1233zd(E)为工质的多通道直冷板两相循环冷却系统,并在冷凝温度为10、15、20 ℃,质量通量147~882 kg/(m2?s),热流密度7.73~39.75 kW/m2工况下对系统热力学循环和冷却性能进行实验研究。实验结果表明：质量通量上升,出口制冷剂焓值降低,热流密度上升,蒸发压力与出口制冷剂焓值升高。不同热流密度下冷板壁面温度随质量通量的变化趋势有所不同：当热流密度为7.73 kW/m2时,制冷剂质量通量由147 kg/(m2?s)增至735 kg/(m2?s),最大温差由2.9 K降至1.6 K;当热流密度为39.75 kW/m2时,最大温差由3.6 K增至5.2 K。不同质量通量下,换热系数随热流密度增加有不同幅度的升高：质量通量为147 kg/(m2?s)时,换热系数由1 843 W/(m2?K)增至4 528 W/(m2?K);而质量通量为588 kg/(m2?s)时,在相同条件下换热系数由1 536 W/(m2?K)增至3 569 W/(m2?K)。     

平行通道直冷板内R1233zd(E)流动沸腾换热压降特性实验

为研究平行通道直冷板的压降特性对换热的影响,本文对不同质量通量(118～1 300 kg/(m² s))、入口过冷度(2.5～8 K)条件下低压制冷剂R1233zd(E)在平行通道直冷板内的摩擦压降进行了实验研究,分析了单相及两相摩擦压降以及气液相速度的变化规律。结果表明：在制冷剂单相情况下,随热流密度的增加,通道内的摩擦压降先减小后增加。当制冷剂进入两相状态后,摩擦压降随热流密度的增加而快速增长;质量通量的增加会使汽化核心的位置延后,导致摩擦压降变化趋势突变点的出现有所推迟。此外,在高热流密度下,制冷剂液相速度和气液相相对速度均有所增加;相同干度条件下,较高的质量通量使气液相相对速度增加,摩擦压降增速变快。     

弦月形狭缝通道中液氮沸腾传热实验研究

弦月形狭缝沸腾换热是一种简便而有效的强化换热技术，可直接应用于中小型空分装置的列管式主冷凝蒸发器。为探寻主冷凝蒸发器在自由液面波动时换热性能的变化情况，本文在国内外首次研究了不同间隙尺寸下，浸没度对弦月形狭缝通道沸腾换热性能的影响，并设计了一种补液措施，从而明显提高了狭缝通道沸腾换热的临界热负荷，增强了对各种浸没度的适应性。     

微柱群通道内饱和沸腾换热特性实验研究

为实现微小空间高效散热,本文以去离子水为工质,实验研究了工质流经高度和直径均为500μm的微圆柱组成的叉排微柱群通道时的饱和沸腾换热特性,并采用高速摄像机记录了通道内不同加热功率的气液两相流型,实验参数设定质量流速为341~598.3 kg/(m~2·s),热流密度为20~160 W/cm~2,蒸气干度为0~0.2。结果表明:随着热流密度增大,局部沸腾换热表面传热系数近似单调递减。在低干度区,局部沸腾换热表面传热系数随着质量流速的增加而增大,随着蒸气干度的增加而减小;受过冷沸腾气泡影响,工质进口温度越低,局部沸腾换热表面传热系数越大;随着热流密度增大,微柱群通道流动沸腾气泡流型依次为:泡状流、环状流,且泡状流区的局部沸腾换热表面传热系数明显高于环状流区。     

微通道平行流冷凝器两相流传热和压降的修正方法

本文通过建立以R134a为制冷剂的微通道平行流冷凝器的分布参数模型,使用交复检验非线性法对微通道冷凝器两相区的传热和压降关联式进行修正,并与无修正的仿真模拟结果、传统简单多项式拟合修正法的结果进行了比较。结果表明,运用交复检验非线性法修正的效果要优于无修正及传统简单多项式拟合法,使用前者修正后可将换热量误差减少64. 5%,均方误差控制在3%以内;制冷剂侧压降误差减少82. 05%,均方误差控制在10%以内,该方法为换热量和制冷剂侧压降的修正提供了一种预测精度更高的思路和方法。     

多孔鳍歧管微通道流动传热特性研究

微通道技术是芯片冷却最具前景的技术之一。本文采用数值模拟的方法对比分析了不同孔隙率(ε=0.2～0.8、ε-rise和ε-drop)多孔鳍歧管微通道流动传热特性。结果表明：多孔鳍可以显著降低歧管微通道流动阻力,最高超过20%。但随着入口速度增加,压降降低效果逐渐减弱。在研究的孔隙率变化范围内,ε=0.4和ε=0.6的多孔鳍歧管微通道综合性能更好。基于芯片最高温度评价,ε-rise案例相比ε=0.4案例热阻更低,压降更高;且随着入口速度增加,热阻优势得到强化,压降劣势逐渐缩小。与ε=0.4案例相比,ε-rise案例在压降仅高1.4%的情况下,热阻降低8%。     

烧结多孔层通道内沸腾传热特性研究

用试验研究并分析了垂直烧结多孔层通道内道间隙、粒度、层厚及视观高度对沸腾传热的影响。研究表明，对在同一热流下存在一个最佳通道间隙及粉末粒度范围。适当增大多孔层厚度将有利于沸腾传热系数的提高，而热虹吸高度的降低将不利于沸腾传热系数的增大。     

基于双置直冷板技术的动力电池热管理系统性能研究

针对锂电池在大倍率充放电工况下热量堆积问题,提出了双置直冷板冷却方案。设计了4流程双置直冷板系统,建立了基于混合物多相流的电池散热模型,研究了在5C放电倍率下模组温度分布情况,对比了单直冷板和双置直冷板的热管理效果,并分析了制冷剂入口流量变化对双置直冷板技术的性能影响。结果表明,单直冷板系统在高倍率放电工况下冷却性能较差,放电结束最高温度达40.37℃,最大温差达11.4℃;双置直冷板电池模组最高温度为27.05℃,最不利电池的纵向温差为4.65℃,对比单直冷板,最高温度下降了32.99%,最不利电池的纵向温差降低了61.36%,双置直冷板技术可有效提高温度均匀性,降低了电池运行风险。此外,对于上下双置直冷板模式的电池模组,直冷板制冷剂入口流量不应小于0.5 L/min。     

R1233zd(E)在平行小通道中的流动沸腾可视化研究

本文对低压制冷剂R1233zd(E)在平行小通道内的流动沸腾换热过程进行了可视化实验研究,分析了制冷剂在平行通道内流型的演变与分布,在此基础上讨论了流型对换热特性的影响。结果表明：随热流密度的增加,在通道内观察到泡状流、段塞流、搅拌流和波形环状流;在较高的热流密度下,部分通道出现回流现象。此外,不同通道内流型的分布规律略有不同;通道中局部表面传热系数变化趋势随流型的演变可分为不同阶段,中部与出口处的局部表面传热系数呈现不同的变化趋势;当干度小于0.1时,表面传热系数几乎不受质量通量的影响;随着干度增加,表面传热系数与质量通量呈正相关。     

小通道钎焊板式冷凝器性能仿真与实验研究

本文针对当量直径为1.5 mm的小通道钎焊板式冷凝器的换热和压降特性进行了仿真和实验研究。采用有限体积法建立了一维稳态分布参数模型,对R134a和R1234yf两种制冷剂在板间冷凝换热的性能进行仿真模拟,并对模型进行了实验验证。实验结果表明:本文所建立的仿真模型精度较高,换热性能平均误差为4%,压降平均误差为16%,可用于分析换热器的整体性能。最后用此模型仿真对比了R134a和R1234yf在小通道钎焊板式换热器内的冷凝换热特性,结果显示,在相同工况下,用R1234yf替代R134a,传热系数平均下降9%,压降平均下降8%。     

微细管内CO2流动沸腾换热特性研究

针对CO2作为制冷剂在微细通道内流动沸腾换热进行了实验与理论研究,采用红外成像观测与换热系数实验研究定量与定性的分析了热流密度：2~35 kW/m2,饱和温度：﹣10 ℃ ~15 ℃工况时,内径为1 mm、2 mm圆管内的换热系数。实验结果表明：热流密度的增加强化了微细通道内工质核态沸腾换热,使换热系数得到显著提高;换热系数随饱和温度非单调变化,饱和温度较高时,越接近CO2临界温度其换热系数随饱和温度升高而增加,当饱和温度在低温工况时换热系数则随其降低而增加,换热过程中发生干涸干度随饱和温度升高而单调降低。     

平板太阳能集热器强化传热特性研究

介绍平板太阳能集热器的典型结构、传热特性及数学模型,综述平板太阳能集热器改进透明盖板,设置透明隔热层,改进吸收涂层,优化吸热板、采用纳米流体等强化传热措施及发展趋势。     

两种不同工质在微通道内沸腾换热特性的实验研究

为研究流体物性、流动和换热过程的状态参量对微通道内沸腾换热特性的影响规律,本文采用去离子水和无水乙醇在当量直径为0.293 mm的矩形微通道进行了不同质量流量和热流密度条件下的沸腾换热实验研究,通过对实验数据的计算和处理,分析总结了流体的热物性、质量流量、热流密度、干度和Bo数等参量对沸腾换热系数的影响规律。结果表明:沸腾换热系数随着热流密度、干度和Bo数的增大而降低,核态沸腾占主导地位;相同的质量流量和热流密度条件下,去离子水的沸腾换热系数明显高于无水乙醇的沸腾换热系数,并且前者的换热系数随质量流量的增大而增大,而后者变化不明显。根据考虑了通道尺寸效应及流体物性参量总结出的换热系数关联式进行了计算,计算结果对去离子水和无水乙醇的平均绝对误差分别为14.2%和16.6%,可认为该关联式适用于微通道内沸腾换热系数的预测。     

R134a闭式喷雾冷却传热性能实验研究

本文搭建了以R134a为工质的闭式喷雾冷却系统实验台,通过实验分析了稳态下制冷剂流量、过冷度和充注量对传热性能的作用规律,其中制冷剂流量范围为0.20～0.25 L/min、过冷度范围为5～8℃、充注量范围为0.95～1.25 kg.研究表明:在制冷剂流量为0.184 L/min、充注量为0.95 kg条件下,实验获得...     

多支管并联的分离型热管回路传热特性实验研究

基于分离式重力热管在冷却50℃左右水池中的应用背景,本文实验研究了7根并联支管换热形成的分离型热管回路,主要研究以R134a为热管工质的热管散热能力及充液率对热管系统工作性能的影响,得到实验的最佳充液率为42. 3%。在此基础上对比分析了并联各支管的流动与传热性能差异,结果表明,水池加热功率在780～2 560 W实验范围内时,水池温度、管内蒸发温度和管内传热系数均随水池加热功率的增加而增加;并联蒸发管和冷凝管的流量分配均出现不均匀现象,且并联各支管间传热性能存在一定的差异性,其中在充液率为42. 3%、水池加热功率为1 680 W时,蒸发段支管1的最大传热系数是支管7的1. 68倍。     

机载蒸发循环系统两相流换热特性实验研究

相变传热凭借其良好的传热能力和较低的能耗的特点在航空航天领域的电子设备冷却尤其是蒸发制冷循环系统中得到应用。飞行器在机动飞行或进出大气层都会遇到超重状态。超重状态下的两相流的流动及传热特性相对于静止状态时候发生了很大的变化。以流动水为介质,通过搭建旋转平台对超重状态下两相流系统进行了实验研究,得到流体在过载时流动特性和传热特性的初步变化规律。结果显示超重对流动和换热都会产生显著影响。试验结果对于飞行器上相变换热器的理论分析和设计积累了有价值参考资料。