微通道分离式热管换热特征的模拟研究

为了研究充液率和运行参数对微通道分离式热管性能的影响,建立了微通道分离式热管的稳态换热模型,并验证了模型的准确性,模拟和实验结果最大相对误差为7.9%.基于该模型分析了充液率、风量以及蒸发器和冷凝器之间高度差对制冷剂侧换热系数、空气侧压降、换热量和能效比等参数的影响.计算得出系统最佳充液率范围为80.2%~105.6%,相应的换热量为3.75~3.90kW.制冷剂侧换热系数随着充液率的增加先增大后减小,系统压力随充液率增加而增大;同时当蒸发器侧风量由1 500m~3/h增加至5 000m~3/h时,系统换热量和EER分别增加了100.1%和92.5%;蒸发器和冷凝器高度差为2.4m的分离式热管比高度差为1.2m的分离式热管的平均换热量提高了9.18%.研究结果对微通道分离式热管的节能设计和运行控制有一定的参考价值.     

基站用微通道分离式热管换热性能实验研究

分离式热管空调能够有效降低基站能耗,采用微通道换热器作为其蒸发器和冷凝器可提高其换热性能.为了分析充液率对微通道分离式热管换热量、能效比及制冷剂压力、温度的影响,以及两种风量,不同室外温度下最佳充液率范围和换热量的变化,由焓差实验台模拟基站室内外环境,以R22为工质,对该系统进行测试.结果表明:标准工况下,系统最大换热量和EER分别为4.0kW和11.8,最佳充液率范围为79.3%~105.8%,系统压力随充液率增加而增大,蒸发器进出口温差随充液率的增加先减小,后略有增大;蒸发器侧的风量由3 000m~3/h减少到1 700m~3/h时,最佳充液率范围不变,最大换热量和EER减少了29%,蒸发器出风温度由23.9℃降低到23.0℃.在不同室外温度下,最佳充液率范围随室外温度降低而变小,室内外温差增加能显著提高该系统的换热性能.研究结果对基站用微通道分离式热管的理论模型建立、节能设计与运行控制有一定参考价值.     

数据中心热管背板送风对芯片温度影响的模拟研究

分离式热管系统通常依据服务器负载变化来调节背板风量,降低数据中心的运行能耗和提升设备的安全性,但风量降低会影响服务器芯片散热效率,可能造成芯片过热失效。为了分析风量变化对芯片热安全的影响,基于机柜、服务器和芯片的结构和运行参数在ICEPAK中建立机柜物理模型,并耦合分离式微通道热管一维稳态换热模型,描述数据机房用热管背板冷却机柜服务器的全流程换热过程,研究了不同服务器负载下风量对芯片温度的影响。在标准工况下（机房温度27 ℃,冷水进水温度18 ℃,风量1 400 m3/h）,当服务器负载为6 kW时,芯片平均温度为54.1 ℃,热管的能效比为60。在满足机柜冷量需求的基础上,降低风量至额定风量（1 400 m3/h）的43%（600 m3/h）,会使得芯片散热器表面平均风速降低37%,芯片与空气之间的热阻升高35%,导致芯片温度和服务器排风温度分别升高至75.7 ℃和56.5 ℃。此时,芯片依然在安全温度（<85 ℃）运行,热管背板的能效比提升了132%。当服务器负载降低为4 kW和2 kW时,在保证芯片安全运行的前提下,可分别降低背板风量70%和85%,热管背板的能效比提升245%和600%。     

整体式微通道换热器的性能分析

为了提升整体式微通道换热器的整体性能，建立了整体式微通道换热器的稳态换热模型，研究了结构参数与运行参数对其的影响规律。整体式微通道换热器以R245fa为工作工质，并在实验验证模型准确性的基础上，利用该模型模拟研究了换热器风量和换热器热管间距对系统整体热阻和空气侧压降等参数的影响。研究结果表明，当微通道换热器的蒸发段风量为0.41 m³/s、冷凝段风量为0.21 m³/s时，换热器的系统整体热阻为0.038 0 m²·K/W；随着冷凝段和蒸发段循环风量的增加，微通道换热器空气侧的压降增加，整体热阻均降低；微通道换热器的整体热阻的下降趋势随着风量的增加而逐渐减弱，得出在本研究范围内，蒸发段风量取0.45 m³/s、冷凝段风量取0.69 m³/s为宜；随着整体式微通道换热器热管间距的增加，微通道换热器整体热阻呈上升趋势，微通道换热器在蒸发段空气侧的压降呈下降趋势。当换热器热管间距为6 mm时，微通道换热器综合性能达到最佳。研究结果对通信基站冷却设备设计及微通道换热器结构与控制参数优化...     

分离式热管凝结换热特性的研究

建立了空气冷却实验台 ,热管的加热方式为电加热 ,工质为蒸馏水 .在 1∶ 1模型上对分离式热管管内凝结换热特性、不凝性气体对凝结换热的影响及不凝性气体的扩散规律进行了试验 ,得出分离式热管有一最佳充液率 ,其值为 45%左右 ;凝结换热系数随着蒸汽压力的增加略有降低 ,在实验的压力范围内 ,降低了 9.5% ;不凝性气体对分离式热管的凝结换热仅影响冷凝段下部较小部分 ,通过排气阀排出不凝性气体可有效地改善冷凝段下部的凝结换热 ;随着压力的增加 ,不凝性气体对分离式热管冷凝段的影响减少 .这些结论可用于分离式热管换热器的工程设计和控制     

环境风影响下高压直流输电换流阀空冷平台换热性能研究

针对北方某换流站换流阀空冷平台，建立了包含换热器、风机、周围建筑及环境风等多种因素在内的三维传热流动数值分析模型，模拟研究了夏季主导风向下环境风对换热器入口空气温度、风机风量和换热量的影响规律，阐明了影响换流阀空冷平台换热性能的主导因素。结果表明：当环境风速由0 m·s^-1增加至12 m·s^-1,空冷平台入口空气平均温度先升高后降低，在风速3 m·s^-1时极1、极2空冷平台风机入口平均温度最高，较环境温度分别升高了5.4℃与4.0℃;空冷平台下部负压随着风速的增加不断降低，导致风机入口风量持续减少，在风速12 m·s^-1时极1、极2空冷平台风机入口平均风量较无风环境分别降低了12%与8%;空冷平台的换热量随环境风速的增加呈现先降低后升高的趋势，环境风速3 m·s^-1时极1、极2空冷平台的换热性能衰减最为严重，两者换热量较无风环境分别减少了39%与29%;通过对影响换热量的主导因素分析，发现热风回流带来空冷平台入口温度的上升是导致换热量减小的关键因素。研究结果可为换流阀空冷平台的...     

超薄交替变径通道平板脉动热管的传热特性

采用印刷电路工艺,设计制作了厚度为1.00 mm的铜基平板脉动热管.宽度分别为1.00和2.20 mm的通道在平板脉动热管内交替排布,宽通道底部为刻蚀有平行微槽的阵列结构.以HFE-7100为工质,在充液率为30%～50%条件下,对有、无微槽结构的交替变径通道平板脉动热管的启动和传热性能开展比较研究.研究结果表明：平板脉动热管在水平和竖直放置时均可以正常启动,且实现稳定运行,引入微槽结构可以显著改善脉动热管的启动和传热性能,降低蒸发段温度,并增强其抗重力性能;在加热功率为24 W、充液率为30%条件下,超薄脉动热管分别呈水平和竖直放置时,其等效导热系数可分别达到1 241和1 226 W/(m·℃),比无微槽脉动热管分别提高25.6%和18.7%,能够较好满足部分芯片器件散热冷却的需要.     

通讯基站分离式热管换热器的传热性能实验研究

通讯基站面临散热不均、散热系统能耗高等问题。分离式热管换热器能替代机房内空调的使用,有效减少基站散热系统能耗。分离式热管换热器传热性能的影响因素有充液率、工质类型和风量等。为了研究不同因素对换热性能的影响,通过理论计算对比分析了理论充液率和实际充液率的差异;搭建实验平台研究了不同充液率下换热器的传热性能变化规律,不同高、中温工质下换热器性能的差异以及室内外风机功率的改变对换热器性能的影响规律。研究发现：使用工质R134a时,最小充液率理论值和实际值的误差为4.74%,换热器最优充液率范围为27.1%～47.9%,且最佳充液率为31.6%,最佳充液率下换热器当量换热系数为909 W/℃;随着充液率的提升,换热器内部相变区域先增大后减小,传热形式由气态工质显热传热为主先变为工质相变潜热传热为主,而后变成液态工质显热传热为主;高温工质不适用于该分离式热管换热器,使用高温工质时,换热器内部无明显相变区域,换热器使用的工质沸点越低,相变区域越大,换热器性能越好,其最佳充液率范围也越大;随着室内、外风机功率增大,换热器性能均先迅速提升而后提升速率减缓,但蒸发器侧由于散热条件较差,提升内风机功率对系...     

碳纳米管悬浮液在微槽道热管中的应用

在稳定运行压力条件下,对水基多壁碳纳米管(MWNT)悬浮液为工质的水平轴向微槽道热管换热特性进行实验分析.结果表明：由水基MWNT替代去离子水后,热管性能得到改善,壁面平均温度明显下降;微槽道热管的蒸发换热系数最大提高80％;最大热流密度提高25％;热管总热阻下降了50%左右.运行压力对热管换热性能有明显影响,压力越小,MWNT悬浮液对换热特性的强化作用越显著.热管热阻和最大换热能力均随MWNT浓度的增加而提高,而当MWNT浓度增加到一定值后又随之下降,最佳浓度在2.0％左右.     

环境风影响下直接空冷单元背压预测研究

通过加载冷空气与翅片管换热器内汽轮机排汽凝结换热程序,提出了一种直接空冷单元运行背压的预测方法,并用该方法模拟了环境风影响下空冷单元的运行性能,得到了不同风速和风温下空冷单元的运行背压.计算结果表明:空冷单元风机风量随着环境风速的上升而下降,当环境风速由0m/s上升至12m/s时,风机风量由476.9m3/s下降至328.6m3/s,下降幅度达到20.5%,计算换热量由15.86MW下降至12.45MW,相应的运行背压由21.5kPa上升至62.5kPa;环境风温的变化将改变换热的冷端进口温度,当环境风温由290K上升至306K时,换热量由16.36MW下降至15.43MW,相应的空冷单元运行背压由12kPa上升至25kPa.所提方法为空冷电厂空冷凝汽器运行背压的预测提供了理论基础,对直接空冷电厂的设计具有指导意义.