学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

脉动热管能量回收装置的特性研究

作　者: 张丽蓉
导　师: 解国珍
学　校: 北京建筑工程学院
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 脉动热管式能量回收装置空调系统余能利用混合工质能量回收效率
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 35次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

脉动热管是一种伴随着微电子技术而发展起来的新型高效传热原件，它具有结构简单，造价低廉，传热性能好等优点。同时，脉动热管也是集显热和相变传热于一体的涉及多学科的复杂汽液两相流系统，虽然许多学者对此进行了研究，但是研究机理都不是很成熟。本研究是在前人研究的基础上，利用混合工质相变温度随混合组分比例变化和非共沸工质平衡状态滑移温度的特性，结合脉动热管传热元件的特点，对脉动热管进行了充灌混合工质的物理传递特性、传热特性和热量传输性能的研究。并在模拟夏季工况的实验台上，进行了空调系统冷热气流的余热回收性能研究。在理论方面，本文首先对脉动热管的充灌工质（单工质和混合工质）的热物性参数编程进行理论计算，从工质的压力、密度、表面张力、汽化潜热、热导率、比热等热物性参数考虑，根据脉动热管的各种实际工作温度范围，选择适合脉动热管工作条件的混合工质；并从饱和蒸汽压、饱和压力随饱和温度的变化率、工质准则数等角度预测出各充灌工质的传热性能，与实验结果进行对比，得到充灌混合工质的脉动热管的传热性能要优于单工质的结果。在实验方面，搭建了一个脉动热管式能量回收装置实验台。实验台主要由脉动热管热交换装置器、冷热气流生成装置、脉动热管换热器角度改变装置、配电箱、数据测试及采集系统六部分组成。脉动热管首次充灌了传热特性优越的混合工质。考虑到拟将脉动热管用于空调系统冷热气流间的能量回收，而此类换热器的工作条件比较苛刻，首先针对脉动热管式能量回收系统的最小启动温差做了研究，研究结果表明，在气流速度为1.5-2.5m/s时，夏季工况下的启动温差是2.5℃。其次，针对不同工质，每种工质对应四个角度，不同气流速度进行实验，对脉动热管式能量回收装置热回收效率的影响因素进行了分析，方法是保持冷凝段进口温度不变，逐渐增加蒸发段温度，分析了各因素对热回收效率的影响，结果表明，热端温度的变化对热回收效率的影响远大于气流速度的影响。在此实验基础上，拟合得到了常规工况下，脉动热管式能量回收装置传热性能的实验关联式。综合考虑，脉动热管在空调系统冷热能量的回收利用显示出了较大的优越性和应用价值。此外，通过对脉动热管热段、冷段、绝热段布置相应的热电偶和测试温度值，从不可视化角度分析了脉动热管内部的流型流态。实验结果表明，与单工质相比，利用充灌混合工质的脉动热管制作的冷热回收装置，其能量回收效率较高。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 热管技术及热管换热器的应用  10-11
    1.2.1 热管技术概况  10-11
    1.2.2 热管换热器的应用  11
  1.3 热管换热器在空调中应用  11-13
    1.3.1 热管换热器工作原理  11
    1.3.2 热管换热器形式  11-13
  1.4 脉动热管简介  13-15
    1.4.1 脉动热管的优缺点  14-15
第2章脉动热管的研究  15-23
  2.1 脉动热管实验研究  15-18
    2.1.1 管径  15
    2.1.2 充灌率  15
    2.1.3 弯折数  15-16
    2.1.4 倾斜角度  16
    2.1.5 加热方式  16-17
    2.1.6 加热段和冷凝段的比例  17
    2.1.7 加热功率  17
    2.1.8 不凝性气体的影响  17-18
    2.1.9 充灌于热管中常规工质的物性  18
    2.1.10 混合工质充灌材料的物性研究  18
  2.2 理论研究现状  18-19
  2.3 应用研究  19-22
  2.4 本文的研究内容  22-23
第3章脉动热管充灌工质的性能分析  23-47
  3.1 工质的选择  23-24
    3.1.1 工质的选择原则  23
    3.1.2 工质初选  23-24
  3.2 充灌工质特性的理论计算  24-29
    3.2.1 BWR 方程  24-25
    3.2.2 Helmholtz 自由能状态方程  25
    3.2.3 扩展对比态模型 ECS（Extended Corresponding State Model）  25-26
    3.2.4 充灌工质热物理性能参数计算  26
    3.2.5 工质饱和蒸汽压理论计算  26-27
    3.2.6 饱和压力随饱和温度的变化关系  27-28
    3.2.7 工质准则数理论计算  28-29
    3.2.8 小结  29
  3.3 热管充灌工质混合选配计算  29-40
    3.3.1 混合工质热力参数理论计算  30-33
    3.3.2 混合工质 P-T-x 相图预测与分析  33-40
  3.4 不同工质的比较  40-45
    3.4.1 工质的物性参数的理论计算  40
    3.4.2 饱和蒸汽压的理论计算  40-41
    3.4.3 饱和蒸汽压随饱和温度的变化率理论计算  41
    3.4.4 工质的比热容  41-42
    3.4.5 工质准则数  42-43
    3.4.6 脉动热管热量传输极限特性预测  43-45
  3.5 本章小结  45-47
第4章脉动热管式能量回收装置实验台  47-57
  4.1 实验装置  47-52
    4.1.1 脉动热管热交换装置  48-49
    4.1.2 热风生成装置  49-50
    4.1.3 冷风生成装置  50
    4.1.4 角度旋转装置  50
    4.1.5 数据采集和处理系统  50-51
    4.1.6 冷热气流管道保温及密封  51-52
  4.2 实验测量方法  52-53
    4.2.1 热电偶的布置与安装  52
    4.2.2 实验测点布置与安装  52-53
    4.2.3 实验方案与步骤  53
    4.2.4 实验参数  53
  4.3 实验误差分析  53-55
    4.3.1 误差来源  53-54
    4.3.2 误差分析  54-55
  4.4 本章小结  55-57
第5章实验结果及分析  57-65
  5.1 热力性能评价指标  57-58
  5.2 脉动热管式能量回收装置启动特性研究  58-60
    5.2.1 脉动热管式能量回收装置启动特性  58-60
  5.4 气流速度与脉动热管式能量回收装置传热性能的关系  60
  5.5 倾斜角度与脉动热管式能量回收装置传热性能的关系  60-61
  5.6 试验关联式的确定及试验结果与传热关联式进行比较  61-63
    5.6.1 试验传热关联式确定  61-63
  5.7 本章小节  63-65
结论与展望  65-68
  结论  65
  展望  65-68
参考文献  68-72
符号说明表  72-73
攻读硕士学位期间发表论文及成果  73-74
致谢  74

脉动热管能量回收装置的特性研究

内容摘要

全文目录

相似论文