平板微热管式相变蓄热装置蓄放热特性研究

本文提出一种基于平板微热管阵列的低温相变蓄热装置。该装置以平板微热管阵列为核心传热元件,以月桂酸为相变蓄热材料。搭建实验测试系统对该相变蓄热器在不同空气流量和进口温度的工况下进行蓄放热试验,对蓄放热过程中平板微热管阵列的均温性能、蓄热器内部的温度变化及蓄放热功率进行了实验研究及分析。结果表明;微热管阵列组件在蓄热、放热过程中表现出良好的均温性,工作高效且稳定;相变蓄热装置的实际蓄放热性能优良,平均蓄热、放热功率分别为418 W和353 W。     

平板微热管阵列式太阳能空气集热-蓄热一体化装置换热特性研究

本文基于平板微热管阵列技术,提出了一种太阳能空气集热、蓄热一体化装置,阐明了该装置的结构和工作原理。本装置以平板微热管阵列为关键热输送部件,采用52#石蜡作为相变储热材料,搭建了该一体化装置性能研究试验系统,对该装置蓄热器内部石蜡温度变化、蓄放热效率及蓄放热功率进行了实验研究和分析。结果表明:太阳能集热蓄热一体化装置可高效稳定运行,实测集/蓄、放热性能优良,测试工况下平均蓄/放热效率为59%/91.6%,平均蓄/放热功率为393 W/344 W。     

新型平板热管相变换热器储放能过程的研究

将新型平板热管作为换热元件引入相变蓄热系统,研制了一套新型的平板热管式相变蓄热换热器。蓄热换热器采用石蜡作为蓄热材料,对其蓄、放热过程进行了实验研究,得到了不同时刻换热器内石蜡温度分布。改变供、取热流体温度,分析了流体入口温度对换热器蓄放热过程的影响,分析了新型平板热管在蓄放热过程的均温性能以及换热器的蓄放热效率。结果表明,新型平板热管相变换热器蓄、放热效果良好。     

相变蓄热体的热工特性数值模拟

为了深入研究蓄热式换热器的蓄放能效果,提出了采用具有相变材料的蓄热体强化蓄放热,通过gambit软件建立了三维蓄热体相变传热过程的物理模型和数学模型,利用fluent软件模拟了具有相变材料的蓄热体与具有变截面管强化的蓄热体传热,得到了两者蓄放热过程温度场分布。根据模拟结果分析了相变材料及缩放结构对蓄热体蓄放热效果的影响,为优化设计蓄热式换热器提供了理论参考。     

相变介质填充床斜温层蓄热罐蓄放热联合循环运行特性实验

蓄热装置的应用有利于热电联产机组获得更大的调峰裕度,在传统热水单罐中增加相变储热介质可以大幅提升蓄热罐的储能密度。以石蜡作为相变材料,制备成相变球并以填充床的形式布置在蓄热罐内。通过实验研究其循环蓄放热过程中的运行特性,以蓄放热截止温度、蓄放热流量为变量,分析不同运行工况对各循环的所需时间、罐内温度场、容量利用率等参数的影响。实验结果表明:循环蓄放热过程具有稳定的"收敛"特性,蓄放热截止温度对"收敛"速度等参数具有重要影响,而蓄放热流量的增大有利于缩短"收敛"所用时间,但较大的流量会导致蓄放热容量利用率的下降。     

移动式间隔蓄热器的蓄放热特性分析

通过FLUENT软件对不同布置方式的蓄热器进行数值模拟,结果表明,采用间隔式蓄热器会使蓄热器的材料温度更高,前中期蓄放热速率更快;但存在很明显的区域不均匀的现象:具体表现为中心区域要较其他区域反应速率更快,温升明显更高.从模拟结果来看,此种布置方法虽然一定程度上节省了余热资源,但由于区域反应的不平衡,致使总反应时间滞后.将模拟所得到的数据整理结合云图分析出现"类死区现象的原因",并在此基础上进行优化.具体优化方法主要有两个方面:改变肋片的几何构型、改变肋片的布置方式;另一方面在蓄热器的边璧区域使用导热系数更高的蓄热材料.通过对优化后蓄热器的蓄放热速率与优化前相比,发现蓄热器中出现的"类死区"的区域在优化后蓄放热性能均得到了很大的增强,蓄放热总时间分别减少了19.4％.     

新型沟槽道微热管散热性能实验研究

微热管以其效率高、响应快且无能耗,在高功率集成微电子散热方面应用广泛。针对电子器件的小型化、高能耗发展趋势,本文提出一种新型沟槽道微热管结构,对该沟槽道微热管进行稳态和瞬态热性能实验研究,研究了风速、角度、加热功率等因素对该新型热管的热性能影响规律。结果表明,该微热管在整个散热器传热上起主导作用,性能比达到0.88,冷凝端温差为0.8℃,具有良好的均温性,该微热管加热功率为140 W,空气流速1.5 m/s时,换热系数可达2 359 W/(m^2·℃),热阻为0.27℃/W;高功率状态下可保持良好的热扩散性能,有效避免微热管的热应力集中,有望高效解决集成电子器件的散热问题。     

无水乙醇脉动热管相变蓄放热器放热实验分析

为研究脉动热管在相变蓄放热装置中对放热的强化,设计了一套脉动热管相变蓄放热装置,搭建了试验台。以无水乙醇作为充注工质,充注率为0.5,相变材料采用Ba(OH)_2·8H_2O(八水氢氧化钡),质量4.5 kg,热循环采用底部加热顶部冷却,设定几组工况进行对比实验,发现放热过程中脉动热管的作用非常显著,实验工况下总放热时间由13495 s减小到12665 s,总放热时间减少了830 s,相变潜热放热时间由7300 s减小到5330s相变潜热放热时间减少了1970s,减幅达到27%,冷却水最高温度升高了4℃;发现冷却水初始温度越低潜热放热时间和总放热时间越少,水槽内冷却水最终温度也越低,但冷却水温度不宜过高或者过低,本装置冷却水最佳温度范围为15～20℃;实验中发现增大冷却水流量,总放热时间和相变潜热放热时间都只会微弱减小,冷却流体流量对放热过程影响不大,建议冷却流体的流量为0.1m~3/h。     

急冻间蓄热-气动式除霜系统设计

针对急冻设备工作过程中蒸发器表面结霜问题，设计了一种基于冷凝器余热回收的蓄热-气动式除霜系统。采用CFD仿真与实验相结合的方法设计蓄热器，搭建除霜传动机构实现喷气管上下运动。研究结果表明，正六边型蓄热体蓄热效果好、压降低。蓄热器加热到44℃时与冷空气进行热交换，蓄热器出口处空气温度在5.5 min内能够保持在25℃以上。蒸发器表面开始融霜时，传动机构停留5 s后以100 mm/min的速度运行130 s,蒸发器表面融霜区域达660×100 mm。研究结果为急冻间内蒸发器除霜提供可靠的理论依据。     

高温相变蓄热电采暖器蓄放热特性的实验研究

本文对自研得高温相变蓄热电采暖器的蓄放热性能进行了实验研究,表明该电采暖器蓄热密度高,蓄放热性能稳定;针对放热末期散热进行了空气通道强化散热实验研究,结果表明其内部结构合理,蓄热时隔热性能好,放热时放热速率可满足普通取暖要求。     

微槽道热管阵列散热器的传热性能实验研究

本文介绍了平板微热管阵列散热的工作原理,制作了U型微槽道热管阵列散热器,通过与无微槽道热管阵列散热器传热性能的实验对比,在平板微热管阵列、与水平面夹角为45°的微槽道热管阵列和U型微槽道热管阵列热通量及均温性的测试基础上,得到在蒸发段温度≤58℃时,U型平板微槽道热管具有良好的传热性能,在热流密度≥72 W/cm~2的情况下,弯折角度越小,传热性能越好。实验表明:U型微槽道平板热管阵列具有良好的均温性、热响应性及传热性能;微槽道能强化热管阵列的传热效果;在一定热流密度下,弯折角度越小,传热性能越好。     

水平圆柱相变单元蓄放热动态特性研究

通过实验和数值方法研究了水平圆柱蓄热单元蓄、放热过程中换热特性的共性和差异,分析了壁面温度在高于/低于相变温度10 K的间隙性周期热边界条件下,蓄放热单元的热动态特性。结果表明,在相变起始阶段,蓄、放热过程主要以导热换热方式为主;随着蓄放热过程的进行,蓄热过程的换热方式转变为以自然对流主导,放热过程则仍以导热主导。在本文所研究的等温差等时长的间歇交替蓄-放热循环中,由于蓄热融化速率大于放热凝固速率,会出现由不稳定状态发展到周期稳定状态的演变过程;在周期稳定工况下,蓄放热单元会在完全液相到液固两相共存间交替变化。     

平板蒸汽腔与微热管阵列组合式传热装置

本文对一种平板式蒸汽腔(均温板)与微热管阵列组合式换热装置进行了传热特性的研究,并将其用于大功率LED的散热.这种组合式换热装置既具有均温板的超高临界热流密度与全向传热的特性,同时具备微热管阵列远距离热输运的优良特性,是解决诸多高热流及其它极端条件下的散热,尤其是被动散热问题的有效方式.     

新型平板热管式太阳能集热技术

利用二维微通道阵列平板热管,提出了全新平板式太阳能集热技术及其热水系统,测试了平板微热管基本性能,将其应用于平板太阳能热水器,研制成功了新型平板热管式太阳能热水器,测试了热水器性能,其逐时最高效率为87.82%,日平均效率高达65.98%,且不受时域和地域限制,并具有成本低、抗冻、承压、紧凑、轻巧、不结垢等优点,整体性能优越,应用前景极其广阔。     

空气-多孔道扁管相变蓄热装置换热性能研究

空气-相变蓄热装置在农作物干燥、烟气余热回收和建筑供暖等场合需求强烈。但是目前关于空气-相变蓄热装置的研究较少且大多为平板型。本研究在已有研究的基础上,针对多孔道扁管相变蓄热装置存在换热结构不合理和灌装率较低的缺点,使用数值模拟的方法研究了4种结构的多孔道扁管相变蓄热装置的蓄热性能;通过改变扁管肋高度提升蓄热装置的灌装率;并利用有效性和比功率作为相变蓄热装置的性能评价指标。研究结果发现当多孔道长度方向与重力方向垂直,空气采用侧面注入时,装置的蓄热性能最佳,相比已有研究的相变完成时间提升了20.59%。研究结果显示0.03m为合理的扁管肋高度,此时蓄热装置的灌装率为61.5%。     

数据机房阵列平板微热管传热影响因素研究

基于相变传热的平板微热管阵列近年来频繁应用在狭小空间换热以及高热通量器件散热上.采用AN-SYS有限元模拟技术中的多相流模型对"铝-甲醇"组合微热管换热单元的换热过程进行模拟.模拟结果表明:充液率、管段位置以及截面形状等三种因素会影响单根微热管的换热性能;充液率为30％时传热效果较好;适当移动蒸发段或者冷凝段对工质相变...     

平板微热管阵列-CPC太阳能空气集热器集热特性

对新型平板微热管阵列-复合抛物面太阳能空气集热器的结构、集热特性,包括时间常数、集热效率及阻力性能进行了理论分析和实验研究。通过实验研究和对集热器性能的分析,得出了该集热器的瞬时效率曲线和阻力特性曲线。研究结果表明,该集热器在春季的平均集热效率在53%左右,在风量60~320 m~3/h的工况下,阻力小于22 Pa。此外,在空气流量为260 m~3/h时,测得该集热器的时间常数约为16 min。     

相变蓄冷换热器的优化设计

针对某间歇剧烈放热的设备,设计了一套某带相变蓄冷换热器的泵驱两相环路热控系统,并对相变蓄冷换热器进行优化设计。经过比较,拟采用石蜡与膨胀石墨的混合物为相变材料(PCM),在大大提高材料热导率时,又可保持较大的相变潜热。为了提高换热效率,应尽量避免PCM的融化距离过深,同时应优先减小外管壁与PCM间的接触热阻。相变蓄冷换热器的最优管间距与蓄冷时间、冷凝传热系数和接触表面传热系数等因素密切相关,本相变蓄冷器的最优管间距选为30 mm.通过动态模拟,可以得到相变蓄热换热器内不同时间的温度分布,确认所设计的相变蓄冷换热器可以满足要求,并为储液器的设计提供了相变蓄热换热器内不同时间的空泡率。     

壳管相变蓄热器强化传热实验研究

为了强化相变蓄热器传热性能,本文设计了三种新型壳管相变蓄热器结构,并对其换热性能进行实验研究。结果表明:在蓄热器内部添加分层结构和斜翅片换热性能最高,内部温度达到均匀化的时间随换热单元数增加而增大;换热管道间翅片的添加可有效地强化换热效果,改善蓄热器内部出现的温度严重分层现象,温度分布更加均匀;在研究范围内,换热流体温度的增加可有效提高蓄热器的换热效率,缩短相变时间。     

带有蓄热装置的直膨式太阳能热泵系统的模拟研究

介绍了一种带有相变蓄热装置的直膨式太阳能热泵系统。以青岛天气为例,对该系统的蓄热模式进行数值模拟,得出蓄热装置进出口制冷剂的温度、蓄热材料的液相率随时间的变化,结果表明在太阳能辐射量变化时,该系统的蒸发温度维持25℃左右,系统能够稳定运行;对系统热力学性质进行理论计算得出系统在冷凝温度为70℃时,系统的COP能维持在5.3左右,系统能够高效运行。