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多蒸发器毛细泵回路热管的反重力工作特性

化工学报 2013年第10期64卷 3558-3564页

作者：史正杰唐鑫巨永林上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

毛细泵回路(CPL)热管具有传热能力高、控温能力强等优点,可以实现小温差、长距离、无附加动力的热量传输,在航天器热控系统和电子器件冷却方面具有广泛的应用。利用自行设计的多蒸发器CPL系统,通过反重力布置时多蒸发器CPL的启动运行实... 详细信息

毛细泵回路(CPL)热管具有传热能力高、控温能力强等优点,可以实现小温差、长距离、无附加动力的热量传输,在航天器热控系统和电子器件冷却方面具有广泛的应用。利用自行设计的多蒸发器CPL系统,通过反重力布置时多蒸发器CPL的启动运行实验,分析了多蒸发器CPL的启动工作特性和稳定运行时的热管热阻。结果表明,多蒸发器CPL在反重力布置时具有良好的启动特性,多蒸发器共同工作时,运行稳定、温度分布均匀,可适应多种工况的要求。

关键词： CPL 反重力多蒸发器启动性能热阻分析

多蒸发器CPL热管及纳米流体应用于热管的研究进展

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低温与超导 2011年第8期39卷 42-48页

作者：陈健张华巨永林上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

毛细泵回路热管(CPL)具有较高的传热能力,控温能力强,在航空和电子元器件的冷却方面具有广泛的应用背景,采用纳米流体强化热管内部的传热性能获得了越来越多的关注。文中首先介绍了多蒸发器CPL热管的工作原理、特点及研究现状;其次分析... 详细信息

毛细泵回路热管(CPL)具有较高的传热能力,控温能力强,在航空和电子元器件的冷却方面具有广泛的应用背景,采用纳米流体强化热管内部的传热性能获得了越来越多的关注。文中首先介绍了多蒸发器CPL热管的工作原理、特点及研究现状;其次分析纳米流体应用于各种热管强化传热的研究现状,指出以纳米流体为工质的多蒸发器CPL的特点及其优势;最后对纳米流体应用于多蒸发器CPL进行了定性分析。该文将为纳米流体多蒸发器CPL的后续研究提供一些参考价值。

关键词： CPL热管纳米流体多蒸发器

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多蒸发器CPL系统的实验研究

多蒸发器CPL系统的实验研究

作者：陈健上海交通大学

学位级别：硕士

毛细泵回路(CPL)拥有高效、节能、温控精度高等普通热管所不具备的优点,在航天热控和电子器件冷却领域具有广阔应用前景。为了解决多热源、大功率仪器散热以及可展开式辐射器方面的问题,人们设计了有多个蒸发器的CPL系统。本文系统地... 详细信息

毛细泵回路(CPL)拥有高效、节能、温控精度高等普通热管所不具备的优点,在航天热控和电子器件冷却领域具有广阔应用前景。为了解决多热源、大功率仪器散热以及可展开式辐射器方面的问题,人们设计了有多个蒸发器的CPL系统。本文系统地阐述了CPL系统的工作原理、运行特点,介绍了国内外目前正在研究开发的CPL实验系统。在结合国内外实验与理论研究工作的基础上,提出了多蒸发器CPL实验系统的整体设计方案,计算确定了各部件的结构尺寸,建立了系统的传热模型,加工制造了一套多蒸发器CPL系统。不同于普通的单个蒸发器的CPL系统,本实验系统有4个蒸发器并联,能满足多热源,大功率散热的要求。同时设计了一整套安全方便的工质充装系统和测试系统。进行了CPL系统的启动性能和运行性能的实验研究。实验测试结果分析表明:系统能够在各种工况下工作,具有安全并且稳定的运行性能,能适应变工况的要求;具有较好的启动与良好的等温性能,达到了设计预期目标。

关键词： CPL系统多蒸发器启动性能运行性能

多蒸发器毛细泵回路的反重力换热特性及磁流体强化换热数值模拟

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多蒸发器毛细泵回路的反重力换热特性及磁流体强化换热数值模拟

作者：唐鑫上海交通大学

学位级别：硕士

随着微处理器等电子器件制造技术的迅速发展，微处理器的组件封装密度、集成度和性能也在不断提高，其工作时的热流密度也迅速提高，这给微处理器芯片的散热量提出了更高的要求。热管作为一种高效传热元件，无运动部件使其简单可靠，并... 详细信息

随着微处理器等电子器件制造技术的迅速发展，微处理器的组件封装密度、集成度和性能也在不断提高，其工作时的热流密度也迅速提高，这给微处理器芯片的散热量提出了更高的要求。热管作为一种高效传热元件，无运动部件使其简单可靠，并被广泛应用到热管理和节能领域。但是，普通的热管受到一定的限制，无法进行远距离热量传输。而毛细泵回路(CPL)热管克服了传统热管的缺点,能够使得无外加泵送能量、小温差、远距离的热量传输成为可能。纳米流体作为一种新型传热介质，由于其具有优良的传热性能，已被应用到热管的研究上。磁性纳米流体因其可在外磁场作用下受到体积力作用，从而起到强化传热的效果，在微型装置中以及弱重力场情况下效果明显。因此，其在电子器件冷却和航天器热控系统中具有广泛的应用前景。本文首先介绍了CPL系统的工作原理、运行特点和国内外CPL的研究状况。在已有的多蒸发器CPL实验台系统上，进行了整体改良，将原有的并联蒸发器个数增加到了8个，用恒温水槽提供温度稳定的冷凝水。在之前工作的基础上，进行CPL系统反重力布置时的启动性能、稳定运行性能和热分享性能的实验研究。实验结果表明，在热负荷540W范围内，多蒸发器CPL系统在反重力布置时具有良好的启动性能、优异的稳定运行性能，并且多蒸发器之间观察到了明显的热分享现象。为了进一步增强多蒸发器CPL系统的换热特性，本文尝试将磁性纳米流体引入到CPL系统中，并针对磁性纳米流体在外磁场作用下提出了一个简单的流动传热模型。根据此模型，对有外加非均匀磁场时平板间的磁性纳米流体强化换热进行了初步的二维数值模拟，结果表明在外加磁场作用下，磁流体的流动换热得到了强化。这为磁流体在CPL等热管系统中的应用，提供一定的参考。

关键词：多蒸发器毛细泵回路磁流体数值模拟

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面向多蒸发器制冷系统的高效能控制器设计

低温与超导 2012年第4期40卷 70-74页

作者：邓其贵柳州职业技术学院柳州545006

针对多蒸发器制冷系统的高效控制问题提出了基于模型预测控制的精确控制方法。利用在多蒸发器上分布式部署单个控制器以实现对整个制冷系统的制冷能力和蒸发过热等指标的控制能力。对多蒸发器压缩器制冷循环过程进行了建模分析,给出了... 详细信息

针对多蒸发器制冷系统的高效控制问题提出了基于模型预测控制的精确控制方法。利用在多蒸发器上分布式部署单个控制器以实现对整个制冷系统的制冷能力和蒸发过热等指标的控制能力。对多蒸发器压缩器制冷循环过程进行了建模分析,给出了其工作过程中详细的关系式,在此基础上设计了基于模型预测的控制器,并进行实验仿真,结果表明控制器的响应动作与实际的制冷需求基本一致。

关键词：多蒸发器制冷系统控制器模型预测策略

水平并联多蒸发器空气源热泵轮换过冷除霜实验研究

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水平并联多蒸发器空气源热泵轮换过冷除霜实验研究

作者：刘西安广州大学

学位级别：硕士

面向未来的碳中和目标,我们本着绿色环保的理念来引导及推动社会的持续发展。因此,空气源热泵这一富有创新和绿色的设备,正因为其环保、高效的运行方式,进一步凸显了它在日常生活中的关键作用。空气源热泵在冬季的北方地区,扮演着重要... 详细信息

面向未来的碳中和目标,我们本着绿色环保的理念来引导及推动社会的持续发展。因此,空气源热泵这一富有创新和绿色的设备,正因为其环保、高效的运行方式,进一步凸显了它在日常生活中的关键作用。空气源热泵在冬季的北方地区,扮演着重要的角色。但是,北方冬季复杂多变的气候条件往往会导致其室外侧换热器结霜,这对热泵的运行效率构成了极大影响,因而需要进行精密的除霜操作。目前市场上部分空气源热泵设备仍在使用如逆循环除霜和热气旁通除霜等传统方式。尽管这些方式在一定程度上解决了结霜问题,却仍然存在一些不足。例如:逆循环除霜会破坏室内的热舒适环境,而热气旁通除霜则需要较长的除霜时间,影响热泵的正常运行效率。因此,我们需要开展新的研究与探索,以提高空气源热泵设备在冬季的运行效率。本课题提出一种水平并联多蒸发器空气源热泵轮换过冷除霜系统,该系统在室外侧设置了三台水平并联独立的蒸发器,可以灵活的选取二台或三台蒸发器进行实验。当需要进行除霜操作时,利用除霜控制阀对一台蒸发器进行过冷除霜,其余一台(两台)则保持正常蒸发吸热而实现系统在除霜过程中可持续制热,且保持较高的制热效率和除霜效率。本文通过理论分析后对实验机组进行了实验研究,并对机组不同工况下的除霜期间性能进行分析,主要内容和结论如下:一、建立水平并联多蒸发器空气源热泵轮换过冷除霜系统。通过对水平并联蒸发器空气源热泵轮换过冷除霜的理论分析和热力学分析,建立了水平并联多蒸发器空气源热泵轮换过冷除霜系统,并在焓差实验室内搭建实验系统机组和进行相关测试。二、进行水平并联多蒸发器空气源热泵轮换过冷除霜实验。设计一系列实验工况,通过实验进一步研究了水平并联多蒸发器空气源热泵在不同实验工况下的轮换过冷除霜性能:设置了实验的基准工况,并以此为对照。改变环境温度、冷凝温度、相对湿度对系统在结霜期间和除霜期间的制热量、COP等关键参数的影响规律。结果表明,基于轮换过冷除霜的方法,能够在除霜期间持续提供稳定的热量,并有效提高了制热效率。实验结果支持了理论分析的结论,并进一步证明了本课题提出的方法在除霜效率和制热效率上都有显著的提高。三、基于不同蒸发器数量对系统轮换过冷除霜的影响分析。为了进一研究系统的最优化状态,本文在不同实验工况的基础上,进一步分析基于蒸发器数量下的机组除霜性能,对基于不同蒸发器数量对除霜开始时间的影响做了分析。结果表明:随着环境的恶劣,增加蒸发器对系统的影响逐渐变弱。四、除霜期间能耗分配分析和(火用)分析。进一步分析了除霜期间四大主要能耗:霜融化成水能耗、滞留水蒸发能耗、集水盘中收集到水的能耗以及除霜过程中与环境空气发生的对流换热能耗。为了进一步研究“质”和“量”,对机组主要的四大部件——压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器进行了(火用)分析,对每个部件进行(火用)损失、(火用)效率分析。结果表面:霜融化成水所用能耗占除霜期间的主要能耗,同时,与空气的对流换热能耗随着环境温度的降低在除霜期间能耗的占比逐渐增大。压缩机是(火用)损失最高的部件,为了提高系统的能效,优化的时候应该着重考虑压缩机。总的来说,本课题的研究工作为空气源热泵系统在冬季高效运行提供了新的解决方案,对推动空气源热泵技术的进一步发展具有积极的推动作用。

关键词：空气源热泵多蒸发器过冷除霜理论计算制热量性能分析 (火用)分析

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泵辅助环路热管的研制与实验研究

泵辅助环路热管的研制与实验研究

作者：张浩华中科技大学

学位级别：硕士

泵辅助环路热管是一种新型的主动与被动结合的相变散热装置,它解决了传统平板式环路热管因毛细抽力有限而引起的传热距离短、传热极限低、温度波动和启动失败等问题,在高热流电子器件散热和航天器热控领域有着很大的应用潜力。为了进一... 详细信息

泵辅助环路热管是一种新型的主动与被动结合的相变散热装置,它解决了传统平板式环路热管因毛细抽力有限而引起的传热距离短、传热极限低、温度波动和启动失败等问题,在高热流电子器件散热和航天器热控领域有着很大的应用潜力。为了进一步提高其传热性能、拓展其适用范围,本文在前人的研究基础上探索了新型工质和新型微泵在泵辅助环路热管中的传热表现,检验了其同时对多个热源散热的可行性和运行规律。作为泵辅助环路热管的重要动力源,微泵的工作能力是影响回路性能的关键因素。为了减轻系统重量、增大工质循环流量,研究中首先选用了自主研制的离心微泵;同时为了避免高转速下液体工质空化而损伤叶片,高压工质纯氨被用来传输热量,其沸点低、饱和曲线斜率大等热物性也使其在热管中表现优良。接下来制作了一个氨-不锈钢-离心泵回路,搭建了传热实验平台,测试结果证明了该回路始终工作于效率更高的薄液膜蒸发换热模式,没有温度波动、温度过冲、温度迟滞等现象发生,蒸发器能够根据工况变化及时自动调节状态,在传热距离超过2m、热源温度不超过80°C的情况下,回路能够传输的最大热流密度达到36.35W/cm。另一方面,为了验证泵辅助环路热管在面对多热源分布式散热场景时的有效性,研究制作了一个甲醇-不锈钢-齿轮泵双蒸发器并联回路,重点考察了其在不同热负荷分配情况下的启动和变负荷运行能力,揭示了两个蒸发器之间的相互作用效果和规律。实验表明蒸发器存在单相对流和稳定蒸发两种换热方式,两个蒸发器内的工质蒸发温度由于压力的传递而始终保持相等,一个蒸发器的换热效率会受到另一个蒸发器热负荷的影响,温度过冲是甲醇双蒸发器系统时常出现的固有现象,蒸发器传热失效总是表现在蒸汽持续过热并且停止流动。本文以理论分析和实验研究的方式对泵辅助环路热管进行了多方面的探索,了解了氨系统和双蒸发器系统的运行特性,对这种新型装置的性能改善和应用拓展具有一定的指导意义。

关键词：电子器件散热环路热管泵辅助多蒸发器性能实验

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小型中央空调系统的建模研究

小型中央空调系统的建模研究

作者：王媛波沈阳工业大学

学位级别：硕士

VRV小型中央空调系统是由一台室外机可以同时满足多台室内机构成的高档空调系统，广泛应用于商业和家庭中，是未来中小空调系统发展的趋势。由于它存在着多变量、强耦合、非线性等特性，因此建立VRV系统模型，描述其动态特性是研究各种... 详细信息

VRV小型中央空调系统是由一台室外机可以同时满足多台室内机构成的高档空调系统，广泛应用于商业和家庭中，是未来中小空调系统发展的趋势。由于它存在着多变量、强耦合、非线性等特性，因此建立VRV系统模型，描述其动态特性是研究各种优化控制策略实现VRV系统节能的关键问题。本文在沈阳市科技攻关重点项目和辽宁省教育厅基金项目的资助下，对VRV小型中央空调系统进行了建模研究，研究内容分为三部分：首先，应用能量和质量守恒原理对换热器各部分进行机理建模，并推导出非线性表达式，对蒸发器出口到压缩机入口的管路及压缩机的建模考虑到根据管压降与质量流量平衡原理建立此部分的机理模型。其次，在机理模型的基础上，推导给出出可以用于控制分析的状态空间模型。对换热器部分采用在工作点对状态方程进行一阶泰勒展开的方法得到状态矩阵，并提出了状态矩阵中参数确定方法。为满足工程需要对蒸发器模型降阶处理。对冷凝器采用基于能量平衡原理建立一阶线性模型，对管路及压缩机部分的机理模型变量求全微分，推导得到给出以压缩机入口压强为输出的状态空间模型，并对各子环节的模型进行了集成方法研究，分析了各种集成方法的优缺点，最后将利用各部分之间相互关系和物理分析方法确定的模型作为系统的最终模型。最后，对所建模型进行了仿真研究，仿真数据表明所建模型能够真实反映工作点附近VRV系统运行状态，模型精度达到工程要求。

关键词： VRV系统建模多蒸发器状态空间模型

具有一定耦合度的双级喷射器的关键几何尺寸优化研究

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制冷与空调 2021年第4期21卷 58-64页

作者：蔡青峰严嘉西南科技大学土木工程与建筑学院

本文提出了一种双喷射器三蒸发器制冷系统,在此系统中将第一个喷射器的出口连接到第二个喷射器的一次流入口,采用二维CFD仿真方法研究各级喷射器关键几何参数对整个两级喷射器的性能影响。首先,通过试验数据验证CFD模型。为满足空调室... 详细信息

本文提出了一种双喷射器三蒸发器制冷系统,在此系统中将第一个喷射器的出口连接到第二个喷射器的一次流入口,采用二维CFD仿真方法研究各级喷射器关键几何参数对整个两级喷射器的性能影响。首先,通过试验数据验证CFD模型。为满足空调室、冷藏室和冷冻室的制冷负荷需求,寻找两个喷射器的主喷嘴直径。其次,通过仿真研究两级喷射器的面积比、主喷嘴出口位置和等压混合段角度等关键几何尺寸对每个喷射器的性能影响。结果表明,每个喷射器的面积比对其引射率的影响最明显;第一级面积比不仅影响第一级引射率,同时也会影响第二级引射率,而第二级的关键几何尺寸对第一级性能几乎没有影响。

关键词：几何尺寸双级喷射器多蒸发器耦合度