Einstein制冷循环中气泡泵的试验研究

通过自行设计的可视化气泡泵实验装置,以氨水工质为研究对象,针对不同实验工况条件下的气泡泵的性能进行了实验研究。实验结果表明:气泡泵的液体流量随着提升管管径,沉浸比和加热功率有关,并且随着沉浸比和加热功率的增加而增大;沉浸比的增大而增大;气泡泵的效率也与沉浸比和加热功率有密切的关系:气泡泵的效率随着沉浸比的增加而增加,随着加热功率的增加表现为减小的趋势。     

开式单喷嘴喷雾冷却均匀性实验研究

针对高热流密度激光介质高效散热与均匀冷却技术需求，设计并搭建了以去离子水为冷却工质的开式单喷嘴喷雾冷却实验平台，实验研究获得了不同热流密度（16～110 W/cm2）、不同冷却工质流量（200～300 mL/min）以及不同喷雾高度（15～25 mm）下单相喷雾冷却换热系数及其冷却均匀性效果。结果表明:该实验工况下，不同热流密度条件下喷雾高度及工质流量对于单相喷雾冷却换热效率及温度均匀性影响显著；喷雾高度15 mm、工质流量200 mL/min时获得最大对流换热系数为5.93 W/（cm2·K）；喷雾高度15 mm、工质流量250 mL/min时面积20 mm×20 mm的热源表面温度均匀性最佳可优于0.6 ℃。     

单压吸收式制冷机中气泡泵稳态工作特性研究

搭建可视化的气泡泵性能实验系统,以常压饱和水为工质,对单压吸收式制冷机中气泡泵的稳态工作过程进行实验研究,就加热功率和沉浸比对气泡泵提升性能的影响进行了分析。实验结果表明,相同沉浸比下,液体的提升量随着加热功率增加而增加,但增加的速率却随加热功率的增加而减缓;较大的沉浸比有利于降低启动加热功率,提高气泡泵的效率;分析结果对气泡泵的优化设计提供了实验依据,对单压吸收式制冷机性能的提高具有重要意义。     

Einstein制冷循环气泡泵的性能研究

基于Einstein制冷循环设计了气泡泵实验装置,以氨水为工质,对给定工况下气泡泵的性能进行研究。对沉浸比和加热功率对气泡泵的提升性能的影响进行分析,并将实验值与理论模型进行比较。结果表明:气泡泵的液体输送特性与气泡泵提升管管径、沉浸比、加热功率有关;气泡泵的液体流量随着加热功率增大、沉浸比的增大而增大,提升管内径对液体流量的影响不明显。实验结果与理论模型分析结果相一致。     

两级溴化锂气泡泵的泵起时间及其影响因素的实验研究

为了进一步提高能源利用效率和实现其空冷化,在双效溴化锂吸收式制冷系统中利用两级气泡泵代替溴化锂吸收制冷系统中传统的机械溶液泵。本文重点对两级溴化锂气泡泵的泵起时间及其影响因素做相关的实验研究,并得出以下的主要研究结果:1)对于不同的管径,两级气泡泵的泵起时间随着加热功率、浸没高度、工质浓度的变化趋势是基本一致的;2)加热功率越大越有利于气泡泵的泵起;3)随着浸没高度的增大气泡泵的泵起时间逐渐减小;4)工质浓度的增大也会使气泡泵的泵起时间增大,但当溴化锂溶液浓度大于54%后影响不明显;5)一级气泡泵的气液成分及中间溶液的闪发一定程度上影响两级气泡泵的泵起时间,因而造成局部区域与上述规律的偏离。     

突出气相压头环路热管的启动及温度波动研究

针对突出气相压头的环路热管展开了启动形式和温度波动的实验研究。该热管将吸液芯与蒸发器隔开并在蒸发器底部形成一个蒸发腔,使工质液滴在蒸发腔内蒸发,进而可获得相对较大的气相压头。实验发现该环路热管因功率负载或灌充率不同而存在三种启动形式:平稳启动、过冲启动和滴落蒸发启动。当加热功率较小时,为平稳启动,此时温度波动比较明显(主要发生在冷凝器出口和蒸发器进口处);当加热功率较大时(220 W),转变为过冲启动,该工况所需的启动时间变长、运行温度变高,但并无明显的温度波动现象;相同的加热功率如果减小系统的灌充率,系统会出现滴落蒸发的启动形式。加热功率从50 W增大至220 W时,温度波动的振幅和周期呈现变小的趋势。     

一种新型CO_2跨临界动力循环理论研究

CO_2环境性质优秀,是较为理想的动力循环工质。针对常规CO_2跨临界动力循环冷凝器中工质难以被常规冷却水冷凝的问题,提出一种新型CO_2跨临界动力循环,并采用理论分析方法,研究了此循环的循环性能。结果表明,系统内部正循环质量流量保持不变,系统内部逆循环质量流量随冷却终温的升高而升高;循环净输出功率和循环热效率随冷却终温的升高而缓慢降低,随冷却压力的升高而降低;当冷却压力为7.5 MPa,冷却终温为30.5℃时,净输出功率为258.8kW,循环热效率为0.067。     

以R21为工质开式系统喷雾冷却实验研究

本文采用准稳态法对以R21为工质的开式系统喷雾冷却性能进行了实验研究。实验在一个大气压和室温条件下进行,并与去离子水的喷雾冷却性能进行了对比。实验结果表明;热流密度在2.87×10~5~7.99×10~5 W/m~2范围内,并且热流密度相同的工况下,工质为R21的热沉表面温度明显低于去离子水;喷雾流量在10.7~17.7 L/h范围内,热流密度和换热系数随着喷雾流量的增加而增大;喷雾高度在6~15 mm范围内,热流密度和换热系数随着喷雾高度的增加先增加后减小。     

毛细矩形微槽群表面喷雾冷却实验研究

本文是在开放式喷雾条件下,以一次蒸馏水为工质,通过改变毛细矩形微槽群表面的位置、喷嘴的出口压力P以及流量G对毛细矩形微槽群表面的换热特性进行实验研究。微槽表面的槽深、槽宽和槽间距分别为0.7 mm、0.55 mm及0.15 mm,微槽的有效加热表面为2 cm×2 cm,喷嘴出口压力P的变化范围为0.3～1.0 MPa。实验研究表明,加热表面的位置对换热效果有一定的影响,在毛细矩形微槽群表面微槽的法线方向与地面平行且轴向方向也与地面平行时的换热效果最好;同时,喷嘴的压力及流量的变化对喷雾冷却也有很大的影响,在单相换热区域,压力流量越大换热效果越好,但在两相换热区域,随着压力流量的增加换热效果则是先增加后减小,本实验在压力为0.51 MPa,流量为26.5 mL/min时所得的换热效果最好。     

回热型双活塞太阳能水泵的设计与研究

设计制作了一种利用太阳能或其他余热驱动的回热型双活塞水泵。通过对其建立数学模型,对其循环过程进行理论分析并给出了泵水效率。在理论分析的基础上,搭建实验系统,对其进行了性能测试,得到活塞内部工质的温度和压力变化规律以及泵水速率随加热温度和泵水高度的变化情况。由于本系统采用了双活塞并回收了部分余热,可连续泵水,95℃加热条件下,系统的泵水速率为265 kg/h。结果显示,实验与理论结果有相同的变化趋势,提高加热温度可提升装置的泵水速率和缩短循环时间,有利于提高系统的效率;提高泵水高度将会使泵水速率降低。因此该类型的小型太阳能泵水装置,泵水高度不宜设置过高。     

Water-Spray-Cooled Quasi-Isothermal Compression Method: Water-Spray Flow Improvement

Water-spray-cooled quasi-isothermal compressed air energy storage aims to avoid heat energy losses from advanced adiabatic compressed-air energy storage (AA-CAES). The compression efficiency increases with injection water spray. However, the energy-generated water spray cannot be ignored. As the air pressure increases, the work done by the piston and the work converted into heat rise gradually in the compression process. Accordingly, the flow rate of the water needed for heat transfer is not a constant with respect to time. To match the rising compression heat, a time sequence of water-spray flow rate is constructed, and the algorithm is designed. Real-time water-spray flow rate is calculated according to the difference between the compression power and heat-transfer power. Compared with the uniform flow rate of water spray, energy consumption from the improved flow rate is reduced.     

Heat Transfer from a Hot Moving Steel Plate by Air-Atomized Spray Impingement

Air-atomized spray cooling of a hot moving AISI 304 steel plate of 6 mm thickness has been investigated experimentally by varying water flow rate and plate velocity at a fixed nozzle-to-plate distance. It is found that the heat transfer coefficient is a non-linear function of surface temperature. The result shows that the cooling rate increases with an increase in the water flow rate. The highest cooling rate has been found for the static plate, whereas for a moving plate, an increasing cooling rate trend has been observed with increasing plate velocity.     

热源塔热泵系统夏季工况优化运行实验研究

由于热源塔在冬夏季工况下的换热能力存在较大差异,按冬季工况设计的热源塔热泵系统,在夏季工况下运行时存在换热能力过剩的问题,影响系统性能。为解决上述问题,本文构建了热源塔热泵系统,实验研究了其冬夏季工况的性能差异。在此基础上,对夏季工况下的优化运行进行了实验研究,结果表明,通过调节空气和溶液流量,将热源塔的逼近度和冷幅分别控制在3.5℃和4.3℃,可使得系统性能系数由3.6提升至3.9,并对其节能机理进行了分析。     

Experimental Investigation Of Spray Cooling Heat Transfer On Straight Fin Surface Under Acceleration Conditions

A spray cooling heat transfer experiment on straight fin surface under acceleration conditions was conducted to investigate the effects of acceleration, flow rate, and nozzle height. The results show that the acceleration can improve the heat transfer performance in a limited way. In addition, whether in the acceleration or stationary condition, the flow rate as well as the nozzle height has the same impact on the spray cooling performance. It is also observed that the surface temperature can influence the effect of flow rate on spray cooling performance, and the cooling performance becomes worse with the increase of nozzle height.     

Study on Ultra-fast Cooling Behaviors of Water Spray Cooled Stainless Steel Plates

Spray cooling is an effective tool to dissipate high heat fluxes from hot surfaces. This article thoroughly investigates the effect of thickness of a hot stainless steel plate on the cooling time, cooling rate, heat flux, and heat transfer coefficient under constant mass flow rate maintained at 1 MPa using water as the coolant. Cylindrical samples of stainless steel with constant diameter (D = 25 mm) and thickness (δ = 7.5, 12, 16.5, and 21 mm) were used in the present study. Critical droplet diameter to achieve an ultra-fast cooling rate of 300°C/s was estimated by using an analytical model for samples of varying thicknesses. The analytical model (one side spray cooling) showed good agreement with experimental results with a relative error of 3.2% in the plate thickness range of 1–12 mm. An increasing trend in maximum heat flux was found with increasing thickness of the plate. Maximum heat flux as high as 1,800 kW/m² was achieved for a 21-mm-thick sample. Heat transfer coefficients in the range 0.092–96.24 kW/m²K, 0.111–98.9 kW/m²K, 0.074–63.4 kW/m²K, and 0.127–55.63 kW/m²K were reported for sample of varying thicknesses in the present study. Limited published work is available with reference to water spray cooling dynamics and thickness of stainless steel plate. Therefore, the present study focuses on the correlation between the thickness of the plate and spray dynamics of water spray cooling.     

回收湿焓的新风换气节能空调换热部件的两相流模拟

本文着眼于一种回收湿焓的新风换气节能空调,基于Volume of Fluid算法,建立其核心换热部件波纹板换热器板外两相流传热传质的计算模型,并利用该模型模拟分析了壁面热流密度、喷淋水入口温度、喷淋水量、气相进口速度及板间距等因素对板外传热性能的影响。结果表明:热流密度对壁面温度、两相界面温度的影响是线性的;壁面热流密度增大、冷却水喷淋密度减小、气相进口速度提高、板间距减小对传热传质效果具有强化作用。     

高温热管声速极限的实验研究与理论分析

高温热管是公认的被动式高温传热器件,以及明显高于相同几何尺寸金属材料的当量导热率,使其成为研究热点,并具有广泛的应用前景。在高温热管的蒸汽流动中,当喉部流速达到声速后,会出现声速传热极限,主要表现为冷凝段温度持续降低,传热量停滞不增,以及蒸汽的阻塞状态。本文设计、制备了高温热管传热器件,以高频感应方式为热源,盘管式水冷套为冷源,搭建了可以定量测试高温热管声速极限的实验台,并应用理论模型进行了验证。实验测试了高温热管在高热流加热条件下的冷态启动过程,以及稳态传热状态下的温度、热流等基本物理量,并对此进行了理论分析。实验结果表明:长径比、加热热流、工作温度是影响高温热管声速极限的主要因素。     

R1336mzz闪蒸喷雾冷却传热特性的实验研究

闪蒸喷雾冷却是高热流密度电子器件有效的散热技术之一。本研究采用新型工质R1336mzz,建立了一个闭式闪蒸喷雾冷却实验平台,研究了喷雾流量和入口温度等影响因素对其传热特性的影响。实验结果表明,闪蒸喷雾冷却的传热性能随流量的增加先增大后减小,在流量为1.4 L/min时,获得最佳的传热性能,临界热流密度最高可达349 W/cm²。较高的入口温度能够改善传热性能,这是因为高入口温度有助于提高闪蒸雾化效果,产生更多细小液滴,大大提高了闪蒸喷雾冷却系统的传热性能。     

超导同步调相机低温系统设计与试验研究

超导同步调相机是一种用于电力系统的新型动态无功补偿设备, 具有高效、 快速响应等优点. 本文描述了10 Mvar 高温超导同步调相机的总体结构, 励磁绕组采用 YBCO 高温超导带材绕制而成, 通过循环的20 K 冷氦气进行冷却. 低温系统主要包含3 台制冷机、1 台氦气泵、 冷头换热器及其他辅助设备, 通过旋转密封装置与电机转子部分进行连接. 本文重点介绍了低温系统的设计方法, 包括转子、 绝热力矩管和电流引线等关键部位漏热和氦气管路流阻的计算方法, 并通过多次降温试验进行实验验证. 通过对带负载试验结果分析得出: 存在最优的氦气压力和氦气泵转速运行参数, 使得电机转子部分获的最佳冷却效果. 通过与300 kvar 高温超导同步调相机的耦合测试发现, 所研制的低温系统可将转子系统冷却至22.4 K, 满足调相机应用中对低温环境的要求.