突出气相压头的环路热管真空度对启动性能的影响

在环路热管运行中工质蒸发产生的气相压头有着重要的作用。为了研究工质相变产生的气相压头的影响,本文设计了一种新型结构,将环路热管蒸发器内的吸液芯与加热底板彻底分离形成蒸发腔,使蒸发器内的传热传质相对分离,维持蒸发现象仅在蒸发腔内发生,以此来提高环路热管的驱动力。本文选用导热系数较低的不锈钢-镍作为吸液芯材料,尽可能的减少蒸发器的"漏热"现象,通过实验研究了不同真空度(95.3～101.1 k Pa)时环路热管系统的启动性能。结果表明:此类型的环路热管可以在不同真空度下正常运行,并且真空度越高,环路热管的运行温度越低,启动时间越短,热阻越低。同时将突出气相压头的环路热管与另外三种不同结构的毛细抽力环路热管进行对比,发现突出气相压头的环路热管具有更低的运行热阻(0.14℃/W)。     

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。     

中低温脉动热管传热性能的模拟研究

脉动热管是一种新型传热元件,具有结构简单,传热性能突出的优点。针对可用于低温冰箱的脉动热管,采用R508B为工质,运用多相流VOF方法建立闭式环路中低温脉动热管三维数值模型进行了数值模拟分析。模拟过程中,环路脉动热管的充液率分别为30%、50%、70%,热端加热功率分别为20 W、40 W、60 W、80 W、100 W、120 W,模拟了初始充液后管内气态和液态的相间分布,获得了不同时间点管内温度分布,探讨了中低温脉动热管充液率和加热功率对热管换热性能的影响。结果表明,中低温热管与常温热管在启动和稳定运行阶段具有相似的特征,当中低温脉动热管稳定运行时,温度的波动具有周期性。脉动热管的传热性能随着加热功率增大而变化。充液率较低时,在低加热功率下的冷热两端温差和等效热阻都比较小,当加热功率较大时热阻会出现上升。当充液率较高时,在低加热功率下脉动热管的冷热两端温差和等效热阻都比较大,随着加热功率的增加,温差和热阻都减小。     

平板型mLHP实验研究

研制了一套以铜为壳体、不锈钢丝网为毛细芯、丙酮为工质的小型平板型环路热管,实验研究了其系统倾角为10°、50°、90°,工质充灌量为50%、60%和70%条件下的运行特性.实验显示铜一不锈钢一丙酮平板型mLHP具有良好的启动和变工况特性.mLHP系统在热负荷低于18W和高于42W时均能达到稳定运行,而在热负荷介于18～42W的某些工况,系统出现温度波动现象,且其温度波动的波幅和周期与系统倾角、充灌量及热负荷有着密切的关系.系统在变工况运行时具有很快的响应速度,一般在2～3min内达到新平衡状态.此外,在不同工况下系统热阻介于0.45～2.8℃/W之间.     

蠕动泵驱动的毛细管环路传热系统的性能研究

液态工质在满足一定内径要求的毛细管内会形成稳定的液柱——气塞系统。本文提出利用蠕动泵驱动毛细管内气液相间隔的工质单向循环流动,形成一个具有脉动热管效应的新型两相传热系统。搭建了系统实验装置,以去离子水为工质,当毛细管内径为3 mm,管内工质流速恒定为7 m/min时,实验研究了不同充液率的两相传热系统在加热功率分别为60 W、80 W和100 W时的传热特性。结果表明:该传热系统的最佳充液率为20%,在加热功率为60、80、100 W时,充液率为20%的传热系统达到稳态时的热阻分别为0. 52、0. 38、0. 30℃/W,相比于传统的水冷传热系统其热阻分别降低了32. 5%、45. 7%、50%。     

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。     

水-甲醇混合工质振荡热管温度振荡及传热特性研究

通过实验研究了水-甲醇混合工质振荡热管充液率分别为55%、62%、70%、90%下,体积比分别为13∶1、4∶1、1∶1、1∶4、1∶13时的温度振荡以及热阻特性,并与水、甲醇纯工质振荡热管进行了对比。研究表明,混合工质振荡热管的振幅较纯工质大且较为均匀;较大充液率时(62%及以上),大多数混合工质振荡热管热阻大于两种纯工质;中等充液率时,部分振荡热管出现烧干现象,受黏度影响,大多数混合工质振荡热管出现烧干现象时的功率较小,热阻较纯工质大。但是,在水中加入少量甲醇(13:1)做工质的振荡热管在充液率为55%下不易发生烧干,且热阻较其他工质低。振荡热管的热阻特性受工质黏度、气液相平衡等因素的共同作用,在不同工况下,各因素作用效果不同。     

热电制冷器辅助下环路热管运行特性的实验研究

针对一种平板型蒸发器环路热管进行了实验研究,研究了制冷器功率及加热功率对热电制冷器辅助下环路热管运行特性的影响。结果表明,实验功率范围内,在无热电制冷器辅助状态下,环路热管成功启动运行,但性能较差,热阻达到1.14℃/W;外加热电制冷器后,环路热管启动时间稍有缩短,性能改善明显,热阻最低达到0.15℃/W。加热功率恒定20 W时,随制冷器功率的增加,环路热管运行温度和热阻会呈现先减小后增大的趋势;制冷器功率恒定6 W时,随加热功率的增加,环路热管运行温度随之增大,而热阻会呈现先减小后增大的趋势。另外分析温度均匀性发现平板加热面的温度可在±2℃范围内。     

表面活性剂对脉动热管传热特性的影响

本文试验研究了表面活性剂脉动热管的运行性能。采用浓度为0.125%的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液作为工质。试验结果表明,表面活性剂脉动热管的启动时间和启动温度随输入功率的增加而降低。脉动热管的传热特性与输入功率有关,且随着输入功率的增加而增强。与纯水脉动热管相比,充液率为50%的CTAB脉动热管在加热功率100 W时热阻降低52%。     

L形脉动热管启动和传热特性的研究

针对电动汽车锂离子电池发热的问题,本文提出了上部加热/底部冷却型L形脉动热管。该脉动热管具有加热段长、冷却段和绝热段短的特点。研究了在供热量为10~30 W,冷却水温度为20~30 ℃,甲醇充液率为7.1%~21.2%条件下L形脉动热管启动与传热特性的影响。实验结果表明：随着充液率的增加,该脉动热管的启动温度呈增大的趋势,而热阻呈先减小后增大的趋势。并且随着加热量的增加,启动温度、启动时间和热阻均呈减小的趋势。当充液率为10.1%~14.1%时,在10~20 W的加热量和25 ℃冷却水条件下电加热板的平均温度保持在54.7 ℃以内,表明L形脉动热管能够充分保障电动汽车电池正常工作所需温度,且显示出良好的启动和传热性能。     

基于吸气喷液的制冷系统热力性能理论研究

吸气喷液是降低压缩机排气温度的有效手段,通过建立制冷系统热力循环计算模型,研究基于吸气喷液的制冷系统热力学状态,以制冷剂R410A为工质,分析在不同工况下热力性能随喷液流量比例的变化趋势。计算结果表明,当喷液流量比例增加到5%时,排气温度平均降低幅度为9℃,功率、制冷量和COP值分别平均下降0.4%、0.6%和0.3%;若蒸发温度增加,功率呈先上升后下降的趋势,蒸发温度每增加5℃,排气温度平均降低幅度为4.5℃,制冷量、COP值分别平均增加17.6%、16.9%;冷凝温度每降低5℃,排气温度平均降低幅度为8℃,功率平均下降11.3%,制冷量、COP值分别平均增加6%、17.9%。     

槽道热管在加快低温回路热管主蒸发器降温过程中作用的实验研究

介绍液氮温区低温回路热管结构设计的1种方案.首次采用槽道热管作为低温回路热管的次蒸发器,并对其在加快主蒸发器降温过程中的作用进行了详尽的实验研究.这种次蒸发器的结构简单,并使低温回路热管的整体设计变得简易.实验表明,经过合理的阻力设计,槽道热管形式的次蒸发器能起到加快主蒸发器降温的作用,为研究低温回路热管的传热特性提供了前提条件.     

沉浸比对均流式多管导流型气泡泵性能的影响

气泡泵液体提升性能直接影响单压吸收式制冷系统的制冷性能。本文以带均流器的多管导流型气泡泵为研究对象,以水为工质,研究了不同加热功率下提升管沉浸比变化对气泡泵提升性能的影响。结果表明:在气泡泵开机运行较短时间内,随着沉浸比的提高,气泡泵总液体提升量逐渐减小,与加热功率为1 450 W、沉浸比为0.5时相比,当加热功率为1 250 W、沉浸比为0.3时,气泡泵总液体提升量提高3.04 kg;在长时间运行工况下,增加沉浸比能显著提高气泡泵提升性能。对于多管导流式气泡泵,增加均流器能有效优化气泡泵运行状况,提高气泡泵总液体提升量,并增大气泡泵提升效率。     

Studies on the processing of nickel base porous wicks for capillary pumped loop for thermal management of spacecrafts

Nickel base sintered porous wicks have potential application as capillary structure in two-phase heat transfer loops of a heat dissipation system, like capillary pumped loop (CPL) and loop heat pipe (LHP). A porous wick is located inside the evaporator of the CPL system and it transports working fluid in the loop by capillary action.In the present work, experimental trials were carried out to achieve porous wick having high porosity with interconnected pores of average size less than 5 μm, higher aspect ratio (L/D >10) and permeability better than 10 m-Darcy (10^?14 m²). A carbonyl nickel powder (2–7 μm) was used as raw material. Loose carbonyl nickel powders (2–7 μm) were sintered in graphite mould under hydrogen atmosphere at different temperatures in order to optimize porosity, pore size and permeability of the sintered wick. For mechanical and physical properties characterization, samples were cut from sintered rod using EDM wire cut to avoid pore closure. Profile making on the sintered rod is also done by wire EDM. Microstructural characterization as well as the effect of W-EDM on the surface pores was done using Scanning Electron Microscopy (SEM). Surface profile making through W-EDM had shown encouraging result. After optimization of process parameters cylindrical wick (L/D ratio: 10) with porosity of 64%, average pore size of 5 μm and a permeability of 70 m-Darcy could be realized.The present paper explain the details of processing of cylindrical shaped porous wicks through sintering technique and effect of EDM on surface pores characteristic.     

过冷度对地热发电非共沸工质有机朗肯循环热力性能的影响

有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）是利用中低温地热能（< 150℃）发电的主要途径,在实际运行中,非共沸工质往往会冷凝至过冷状态。分析了冷凝过冷度对非共沸工质ORC热力性能的影响,建立了ORC、内回热（internal heat exchanger,IHE）ORC的热力学模型,以净输出功最大为目标函数优化了工质的蒸发压力,并开展了系统的㶲分析。结果表明：过冷度影响了工质与冷源换热流体间的温度匹配特性,受夹点温差的限制,随着过冷度的增加,工质的冷凝压力上升;过冷度亦改变了预热器和蒸发器的热量分摊,随着过冷度的增加,最佳蒸发压力亦上升。混合工质异丁烷/异戊烷的质量配比为0.4：0.6时,净输出功受过冷度的影响最大,当过冷度为2℃时,净输出功下降了4.36%。IHE回收膨胀机排汽的余热,提高了预热器入口温度,可提高过冷ORC系统净输出功0.55%。过冷度增大了冷凝器的㶲损失;采用内回热冷凝器的㶲损失降低了24.7%。     

不同太阳能热源下混合工质ORC系统性能分析

工质性质是影响有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统性能的重要因素之一。在不同热源温度下,对采用R601、R245fa作为组分的9种不同质量配比工质的ORC系统热力性和经济性进行计算,然后采用灰色关联法对系统性能进行分析及综合评价,并与纯工质的性能进行对比。研究表明,混合工质系统的热力学指标与温度滑移大小近似成反比。当温度滑移大于5K时,纯工质性能更优,且经济性也优于混合工质系统。综合来看,热源温度一定时,灰色关联度随着蒸发温度的升高呈现先增大后减小的趋势;混合工质R601/R245fa(0.1/0.9)的温度滑移最小,其性能也最优。采用R601和R245fa混合作为工质的系统在热源温度为160℃时,灰色关联度最大,系统性能更优。     

化铣液稀释比及温度变化对Al3+去除率的影响

为了减少化铣液的报废,通过采用纯水对化铣液进行稀释及其温度变化,得出了化铣液中Al3+和NaOH成分的变化状态。结果表明:(1)稀释比为1.0~3.0,温度为25℃时,结晶时间小于8 d,Al3+基本无消除,8~14 d时Al3+去除率上升到60%;(2)同样的稀释倍数,温度55℃时,结晶时间为2 d时,Al3+去除率为10%,4~6 d时,Al3+去除率上升到25%(稀释比为1.0)~40%(稀释比为2.0),多于6 d去除率基本维持不变;(3)在Al3+去除过程中,NaOH的浓度基本保持不变。     

Performance investigation of multi-stage saturation cycle with natural working fluids and low GWP working fluids

Improving the efficiency of a vapor compression cycle and using low GWP working fluids have become more important than ever due to the environmental concerns. A saturation cycle consisting of saturation compression and saturation expansion was proposed in order to improve a vapor compression cycle performance by reducing thermodynamic losses associated with single phase gas compression and isenthalpic expansion. The saturation cycle can be approached by multi-stage cycles with two-phase refrigerant injection. In this paper, the performance of saturation cycle was theoretically investigated for low GWP working fluids including natural fluids under ASHRAE standard operating conditions and extreme heating condition. The simulation results indicate that the benefit of using the multi-stage cycle is higher for the cycle with higher pressure ratio. When the saturation cycle technique (four-stage cycle) is applied, the COP improvements of D2Y60 (mixture of R32 and R1234yf), CO₂ and propane are 46.9%, 43.2% and 38.2%, respectively under extreme heating condition.