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基于AMESim泵驱动两相回路热管系统的传热特性

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化学工程 2023年第1期51卷 47-51,73页

作者：邓欢涂淑平上海海事大学商船学院上海201306

为降低机柜的散热负荷,减小散热系统的体积和质量,并且提高冷却系统的能量利用效率,提出利用微通道平行流换热器泵驱动两相回路热管系统方案,基于AMESim软件研究质量流量、换热器风量、环境温度、冷凝器结构参数对系统换热性能的影响。... 详细信息

为降低机柜的散热负荷,减小散热系统的体积和质量,并且提高冷却系统的能量利用效率,提出利用微通道平行流换热器泵驱动两相回路热管系统方案,基于AMESim软件研究质量流量、换热器风量、环境温度、冷凝器结构参数对系统换热性能的影响。研究结果表明:制冷剂质量流量过大、换热器风量过大对系统制冷量无显著影响。室外温度是系统换热性能的重要影响因素,室外温度由10℃增加至35℃时,制冷量降低了57.9%。冷凝器流程布置和扁管排布需要考虑换热性能和流动阻力之间的平衡,平行流冷凝器为3流程,扁管数目为(12,12,10)时,系统运行性能最佳。

关键词：热管换热性能平行流冷凝器质量流量扁管

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热管置入式墙体传热优化研究

太阳能学报 2016年第4期37卷 945-950页

作者：张志刚段彩侠天津城建大学能源与安全工程学院天津300384

提出一种新型被动式太阳能利用技术——热管置入式墙体。通过理论分析和实验测试对其传热性能进行优化研究，考察热管管径、蒸发段长度比、充液率等因素对热管置入式墙体传热性能的影响。研究表明，平均等效传热系数与热管外径近似成线... 详细信息

提出一种新型被动式太阳能利用技术——热管置入式墙体。通过理论分析和实验测试对其传热性能进行优化研究，考察热管管径、蒸发段长度比、充液率等因素对热管置入式墙体传热性能的影响。研究表明，平均等效传热系数与热管外径近似成线性关系，在热管置入式墙体结构允许的条件下宜选用较大管径，蒸发段长度比的最佳范围为67％－80％；重力热管充液率对热管置入式墙体等效传热系数的影响显著，最佳充液率范围为30％－40％。

关键词：墙体热管等效传热系数室外综合温度

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热管式外置炸油加热设备研发

热管式外置炸油加热设备研发

作者：韩博远石家庄铁道大学

学位级别：硕士

民以食为天,食以安为先。食品安全直接关乎着百姓的健康。外置加热式油炸机是通过外置的炸油加热器加热炸油,之后再把炸油输送到后续的设备中炸制食品。目前,外置加热式油炸机,多采用蒸汽-炸油换热器或者导热油-炸油换热器来实现对炸油... 详细信息

民以食为天,食以安为先。食品安全直接关乎着百姓的健康。外置加热式油炸机是通过外置的炸油加热器加热炸油,之后再把炸油输送到后续的设备中炸制食品。目前,外置加热式油炸机,多采用蒸汽-炸油换热器或者导热油-炸油换热器来实现对炸油的加热。这就需要增设蒸汽锅炉或导热油锅炉,这种附加投资对小型食品企业无疑是很大的负担。也有部分使用真空油炸技术,真空油炸产出的食品有很好的的品质,但是由于他的油炸空间需要创造一个真空环境,所以产量受设备成本的限制,想要高产量就需要在设备成本上投入大量资金。本文研制一种外置热管式炸油加热设备。该设备借助燃气燃烧产生的高温烟气加热热管,通过热管的高效传热性将热量传输给炸油。这种加热方式就可以保证炸油加热过程不存在局部大温差现象,从而保证炸油的品质。设备研制过程采用实验与数值模拟相结合的方法。首先进行了单根热管的性能实验。确定在给定的加热、放热条件以及热管工作温度下,单根热管的传热功率以及热管蒸发段、冷凝段的长度。结果表明,热管蒸发段460mm,绝热段240mm时,且在满足工作温度200～220℃情况下,既不超温又能发挥最大换热能力。在此基础上研制了热管式外置炸油加热设备样机并进行了性能测试。发现热管组合之后制作的样机,其工作情况,与单根热管的性能试验所处的条件不同,例如蒸发段燃烧机出口区域所在的热管周围烟气温度高,后部温度低,油箱内热管的冷凝段也存在油温不同以及流速不同等原因导致的与单根热管模型实验不同的特殊情况。因此需要对样机通过数字模拟进行优化。之后,利用数值模拟的方法对原样机的几何参数进行了优化。原模型的模拟结果显示,油箱内左右两端附近的热管、尤其是左侧(X轴相反方向)附近的热管换热功率较小,换热效果差。分析其原因应该是导流板偏短,致使左右两侧热管得不到有效的冲刷。因此在优化过程中将导流板延长200mm。由对流换热系数可知,油箱末端热管炸油与入口处相比流速较低,此时需加密导流板,减小炸油通流截面积,提高炸油在油箱内部流速,增加对流换热效果,提高热管放热功率。此外,为解决油箱顶部炸油未参与换热的问题,减少油箱与热管上端面的距离。最后在优化的基础上重新定型了设备样机,并对改进后的样机进行了测试。结果表明,改进后的样机工作过程中,热管组壁温的一致性较好,达到了预期的目的。

关键词：热管炸油加热器实验数值模拟温度一致性

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多片平板微热管阵列运行特性

热科学与技术 2023年第4期22卷 372-380页

作者：吕晏徐荣吉李晓娜吴青平王瑞祥北京建筑大学北京市建筑能源高效综合利用工程技术研究中心北京100044 西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

将多片平板微热管阵列进行堆叠可以提高传热量。实验研究了不同叠加片数下平板微热管阵列在不同加热功率下的热阻、传热极限、温度分布及变化规律、不同层热管传热等运行特性。实验表明:随热管片数增加,热管整体的传热量增加,最大传热... 详细信息

将多片平板微热管阵列进行堆叠可以提高传热量。实验研究了不同叠加片数下平板微热管阵列在不同加热功率下的热阻、传热极限、温度分布及变化规律、不同层热管传热等运行特性。实验表明:随热管片数增加,热管整体的传热量增加,最大传热量由单片的60.0 W提升至5片的180.0 W;传热热阻降低,最小传热热阻由单片的1.09℃/W下降为5片的0.24℃/W。而且,随着片数增加,热管间的传热热阻开始影响多片平板微热管阵列的整体运行:外侧热管的传热量高于内侧热管,热阻低于内侧热管,且当片数为4片及以上时,热管整体性能提升会越来越不明显。在相同的加热功率下,多片平板微热管阵列的外侧蒸发段、外侧冷凝段和内侧蒸发段温度均随片数增加而降低,但内侧冷凝段温度先升高后降低。最理想的热管叠加片数为3~4片。

关键词：热管运行特性传热极限热阻

基于热管散热的串联式两级热电制冷器制冷性能综合分析

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热科学与技术 2023年第6期22卷 527-539页

作者：陈赵军孟凡凯徐辰欣江帆谢志辉海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

针对基于热管散热的串联式两级热电制冷器,建立了有限时间热力学模型。通过热阻分析的方法建立了热电制冷器的一维热阻网络图并给出了冷热端热阻的具体计算方法。以制冷率、制冷系数、热力学完善度和极限制冷温差为性能指标,用数值算例... 详细信息

针对基于热管散热的串联式两级热电制冷器,建立了有限时间热力学模型。通过热阻分析的方法建立了热电制冷器的一维热阻网络图并给出了冷热端热阻的具体计算方法。以制冷率、制冷系数、热力学完善度和极限制冷温差为性能指标,用数值算例的方法研究了工作电流、热电单元分配比、热电单元横截面积、热电单元长度、热管几何参数(冷凝段长度和管芯厚度)和制冷温差等关键参数对热电制冷器综合性能的影响规律。

关键词：两级热电制冷器热管有限时间热力学制冷率制冷系数热力学完善度极限制冷温差

热管散热装置对车用锂离子电池组内温度分布影响数值模拟

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化工学报 2016年第S2期67卷 340-347页

作者：王建郭航叶芳马重芳北京工业大学环境与能源工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室北京100124 北京电动车辆协同创新中心北京100081

电动汽车锂离子电池温度过高会降低电池的放电效率,加速电池寿命的衰减。为了降低电池组温度,设计了热管内插于电池组的散热系统。以电动汽车实际行驶过程中的速度为依据,对不同放电电流下电池组的温度场分布进行了数值计算。结果表明:... 详细信息

电动汽车锂离子电池温度过高会降低电池的放电效率,加速电池寿命的衰减。为了降低电池组温度,设计了热管内插于电池组的散热系统。以电动汽车实际行驶过程中的速度为依据,对不同放电电流下电池组的温度场分布进行了数值计算。结果表明:随着车速的提高,电池的放电电流、产热量急剧增加,当车速达到120km·h-1时,放电电流高达143A,电池放电截止时,电池组温度达到56℃;与自然对流冷却方式相比,热管冷却可以将电池组的平均温度降低4.6℃,电池组温差降低2.2℃;热管冷凝段长度的增长可以有效地降低电池组的温度,热管冷凝段长度为50mm时,可以基本上满足电池组的散热需求。

关键词：锂离子电池热管数值模拟温度场

热管式末端小型制冷/热泵系统的运行性能研究

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热管式末端小型制冷/热泵系统的运行性能研究

作者：褚子豪北京工业大学

学位级别：硕士

节能和环保是21世纪全球共同关注的重要问题。作为能源消耗大国,我国建筑能耗约占社会总能耗的30%。空气源热泵节能环保、经济性好、热舒适性高,可适应不同规模的建筑,具有广泛的应用价值。热管是一种利用相变换热的传热元件,具有稳定... 详细信息

节能和环保是21世纪全球共同关注的重要问题。作为能源消耗大国,我国建筑能耗约占社会总能耗的30%。空气源热泵节能环保、经济性好、热舒适性高,可适应不同规模的建筑,具有广泛的应用价值。热管是一种利用相变换热的传热元件,具有稳定高效、安装便捷、生产工艺简单等优点,广泛应用于电子电工、航天、建筑、余热回收、太阳能等领域。本研究结合空气源热泵与热管技术的优点,提出热泵驱动的热管式换热末端作为蒸发器/冷凝器,实现夏季制冷/冬季制热。热泵工质通过换热末端内的热管工质与室内环境热量交换,过程中热管内部工质吸热气化与凝结放热。为明确系统运行时的各项性能参数,探寻改进与优化方向,需要研究分析复合系统内部的热质传递、功热转换等过程。本文采用理论分析与实验测试相结合的方法,对换热末端换热机理及系统运行性能进行分析。具体内容如下:首先,在制冷工况下,对热管式换热末端的传热过程展开理论计算,建立数学模型,研究各传热过程的传热温差,分析热泵蒸发管内工质驱动热管末端制冷过程中,各部分热阻值范围及比例关系;计算系统内部工质的充注量与流动阻力,研究采用热管制冷末端在制冷工质替代和削减方面的优点。其次,针对制热工况,设计出热管强制对流翅片管式冷凝器,对冷凝过程进行换热计算与部件设计,对热管传热过程进行分析计算;在换热温差、管内制冷工质流动阻力及充注量等性能参数方面,将热泵驱动的热管式冷凝器与普通直接风冷冷凝器进行对比。最后,搭建带有热管式强制对流末端热泵的实验台,对两种冷凝系统翅片管表面温度分布、进出风口空气温度、系统启动特性、压缩机吸排气压力等方面进行对比测试。分析应用热管式冷凝器在制热时性能方面的优势,包括系统启动特性、表面温度分布均匀性、制热性能及COP、管内热泵工质充注量以及流动阻力等。

关键词：热管空气源热泵充注量相变换热

基于纳米增强相变材料的铜-水热管传热性能分析

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化工学报 2020年第S01期71卷 220-226页

作者：田东民吴延鹏陈凤君北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京中创绿色系统科技有限公司北京100024

基于磁力搅拌和超声振荡处理工艺制备了含有不同质量分数纳米氧化铝颗粒的月桂酸固体悬浮液,并测试其热导率。利用相变材料与普通热管绝热段的耦合方式,通过测量不同加热模式下热管各部分的温度,对热管的性能进行分析。结果表明:月桂酸... 详细信息

基于磁力搅拌和超声振荡处理工艺制备了含有不同质量分数纳米氧化铝颗粒的月桂酸固体悬浮液,并测试其热导率。利用相变材料与普通热管绝热段的耦合方式,通过测量不同加热模式下热管各部分的温度,对热管的性能进行分析。结果表明:月桂酸包裹在热管绝热段周围时,可有效降低蒸发段的温度。加入适量浓度的金属氧化物纳米颗粒后,其导热能力得到强化。热管的冷却性能随着月桂酸中氧化铝纳米颗粒浓度增长,先增长后降低,质量分数1.0%为最佳浓度。相比纯月桂酸与普通热管的耦合模块,加入1.0%的氧化铝颗粒可降低10%的蒸发段温度,降低60%的风机能耗,可在加热期间存储27%的热能。

关键词：相变材料纳米流体热管月桂酸热导率

被动调节模式环路热管型光伏光热系统性能分析

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农业工程学报 2021年第16期37卷 205-211页

作者：李洪张曼孙跃韩志鹏燕山大学河北省建筑低碳清洁供热技术创新中心秦皇岛066004 燕山大学河北省土木工程绿色建造与智能运维重点实验室秦皇岛066004

针对环路热管型太阳能光伏光热系统冬、夏季运行中的不利工况,该研究提出将空调排风引导至集热/蒸发器空气夹层的被动式调节方法,以进一步提升系统的太阳能利用效率。基于质量、动量和能量守恒定律,借助ANSYS Fluent软件建立了被动式调... 详细信息

针对环路热管型太阳能光伏光热系统冬、夏季运行中的不利工况,该研究提出将空调排风引导至集热/蒸发器空气夹层的被动式调节方法,以进一步提升系统的太阳能利用效率。基于质量、动量和能量守恒定律,借助ANSYS Fluent软件建立了被动式调节模式下集热/蒸发器的数学模型,模拟分析了该调节方法对热管循环启动和系统性能的影响,通过室外试验验证了模型的准确性。研究结果表明,夏季工况,采用低档风速调节更有利于维持热管运行,而高档风速则更利于光电效率的提升;与调节前的系统相比,高、中、低档风速作用下的日均光电效率分别提高了8.4%、5.7%和3.5%,日发电量增加了8.0%,5.3%和3.5%。对不同调节策略的研究表明,第一阶段采用低档风速的运行策略可最大程度提升太阳能光热利用,同时保证较优的光电效率。冬季工况下,所提调节方法可有效缩短热管循环的启动时间,日出半小时内的有效集热量增加375.7%。因此,该调节方法对2种不利工况均有一定程度改善,调节策略对系统性能影响较大,应根据用户负荷需求进行选择与优化。

关键词：太阳能模型试验效率热管