可控型分离式热管及其在蓄冷冰箱中的应用研究
发布时间：2020-05-11 11:41
【摘要】：相变蓄冷技术广泛应用于谷电蓄冷冰箱和太阳能冰箱等新型节能冰箱中,蓄冷部件和冷藏室之间的精确冷量输运及温度控制是蓄冷冰箱中的关键技术。分离式热管是一种结构简单、成本低廉的两相传热元件,在其基础上,本文提出了一种可控型分离式热管(Controlable separate heat pipe,CSHP),通过调节分离式热管内部的流动传热来主动控制分离式热管的传热速率,将其升级为能够精确控制传热速率的控温元件。CSHP在提高蓄冷冰箱温控精度和效率、实现高效精确控温等技术领域前景广阔。本文针对CSHP及其在蓄冷冰箱中的应用研究具体开展了以下工作:1、提出了一种可控型分离式热管,搭建了 CSHP测试系统,通过对CSHP工质充注量和传热性能的模拟计算以及对其稳态传热性能的实验研究,优化了CSHP运行工况;在此基础上进一步测试了不凝气体对CSHP稳态传热性能的影响。R134a充注率达到38.9%时CSHP换热性能最佳,理论传热速率可达384.6 W。2、对CSHP的换热启停能力进行了前期验证,初步对比了换热启停的控制模式对换热启停性能的影响。实验结果显示,当工质充注量合适时,CSHP能够在10～25 s内快速启动、在80 s内停止换热,且具有优异的快速换热重启性能;当管内掺杂的不凝气体含量升高至0.31%时,CSHP的启停耗时仍能够保持在2 min以内。3、设计并搭建了一套具有蓄液器的CSHP测试平台,针对蓄液器对CSHP稳态性能和传热控制性能的影响进行了研究,并在此基础上完成了控制阀门位置的优化。增加蓄液器稳定了 CSHP传热工况,但当工质充注率偏低时降低了 CSHP换热启停的稳定性;当工质充注率为62%时,使用较低位置阀门的控制模式C表现出最佳的换热启停性能,其启动和停止的时间最短可分别达到25 s和70 s。4、搭建了基于CSHP的冰箱冷藏控温系统,完成了 CSHP充注量优化,验证了 CSHP的传热性能和启停性能,对CSHP控制下的冰箱冷藏温度调节和实际控温效果进行了系统性地测试。结果显示,在环境温度为16℃时最佳R134a充注率为35%,冰箱冷藏室平均温度能够在2～8℃的范围内任意调节,箱体内温度波动能够被控制到0.4℃以内,实现远优于传统直冷式冰箱的冷藏精确控温。5、在CSHP启停控制研究的基础上,提出了可控型分离式热管传热调节的方法,设计并搭建了 CSHP传热调节测试系统,并对其调节响应、不同阀门开启角度下的传热特性进行了初步的实验研究和分析,结果表明,传热量的调节范围约为最大传热速率的85%,可控型分离式热管具有可靠的传热调节能力。
【图文】：
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本文编号：2658398
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