动力型热管仿真模型的建立及实验验证

发布时间：2020-10-16 20:18

　　 动力型热管是一种高效传热设备。对动力型热管系统进行实验研究存在着所涉及参数相互耦合性强、较难准确测量、并且增加了成本等困难。本文通过从部件到系统的建模方法建立了动力型热管稳态仿真模型;用仿真的方法分析了动力型热管性能影响因素对热管换热量的影响;并通过实验验证了仿真结果的准确性。本文建立了翅片管换热器分布参数模型,在该模型中考虑了换热器进口空气状态非均匀分布的因素;提出了简单高效的换热器管路布置描述方法-流程数组法;采用了多支路情况下流量自分配方法。基于MATLAB平台编写了换热器仿真模拟程序,模拟分析了工质在换热器内的沿程状态变化过程。本文将实验结果与应用不同关联式的仿真模型所得到的仿真结果进行对比,选出使仿真结果精度高的制冷剂两相流换热和压降关联式。结果显示,蒸发器仿真模型中采用Gungor和Muller-Steinhagen关联式所得出的仿真结果与实验数据吻合较好,换热量误差在±3%内而压降误差在±5%内。在冷凝器仿真模型中采用修正Shah和Souza关联式所得出的结果与实验数据吻合较好,换热量和压降误差均在±15%内。通过仿真方法还研究了风速对换热量以及空气侧进出口温差的影响,并通过实验数据进行了验证。结果表明,换热器仿真模型能够较准确地反映风速对换热量和空气侧进出口温差的影响。本文还通过四种不同管路布置的冷凝器实验数据验证了流程数组法的准确性。本文应用最小二乘法对流量扬程Q_h-H_h曲线进行拟合。对比不同拟合函数所得到的拟合结果,选择最佳的拟合函数,拟合所得到的关联式构成了磁力泵“黑箱”模型。该模型与实验数据进行比较,结果显示仿真结果与实验数据相符,该模型能够用于动力型热管系统模型的建立。本文基于MATLAB平台编写建立了动力型热管系统的仿真模型。通过仿真分析,模拟研究了热管系统内工质循环过程。仿真分析了动力型热管换热过程的各影响因素,并利用动力型热管的性能测试实验数据对热管系统的仿真结果进行了验证分析。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK172.4
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 热管技术在工程中的应用
        1.2.2 制冷系统仿真的研究
    1.3 本文主要研究内容
第二章 翅片管换热器仿真模型
    2.1 换热器仿真模型的建立
    2.2 翅片管换热器管路布置的描述方法
    2.3 换热器仿真模型的求解
    2.4 模拟换热器内制冷剂状态变化
    2.5 本章小结
第三章 换热器仿真模型的实验验证
    3.1 蒸发器仿真模型的实验验证
        3.1.1 验证蒸发器仿真模型的实验装置
        3.1.2 实验方法和数据处理
        3.1.3 蒸发器实验结果与仿真结果对比
    3.2 冷凝器仿真模型的实验验证与结果
    3.3 本章小结
第四章 磁力泵模型
    4.1 磁力泵性能曲线拟合
    4.2 拟合结果
    4.3 本章小结
第五章 系统仿真模型及实验验证
    5.1 动力型热管系统模型建立
    5.2 动力型热管系统模型求解方法
    5.3 动力型热管模型的实验验证
        5.3.1 模拟动力型热管系统内工质循环过程
        5.3.2 动力型热管换热量随温差变化
        5.3.3 动力型热管换热量随系统充注量变化
        5.3.4 动力型热管换热量随制冷剂质量流量变化
    5.4 基于仿真模型的正交试验设计方法
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
附录
致谢

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 马国远;魏川铖;张双;周峰;;某小型数据中心散热用泵驱动回路热管换热机组的应用研究[J];北京工业大学学报;2015年03期

2 张海南;邵双全;田长青;;机械制冷/回路热管一体式机房空调系统研究[J];制冷学报;2015年03期

3 王铁军;王飞;李宏洋;王俊;赵绍博;刘宏宇;吕继祥;;动力型分离式热管设计与试验研究[J];制冷与空调;2014年12期

4 王晶晶;;热管换热器在空调系统应用中的节能经济性分析[J];山西建筑;2014年15期

5 吴银龙;张华;王子龙;郭潇扬;颜慧磊;;分离式热管蒸气压缩复合式空调的实验研究[J];低温与超导;2014年01期

6 张双;马国远;周峰;樊旭;;数据机房自然冷却用泵驱动回路热管换热机组性能实验研究[J];土木建筑与环境工程;2013年04期

7 梁才航;;制冷空调装置的仿真技术进展[J];应用能源技术;2013年04期

8 郭占军;何红叶;;环路热管式空调机组传热特性的实验研究[J];低温与超导;2012年03期

9 石文星;韩林俊;王宝龙;周德海;李先庭;;热管/蒸气压缩复合空调原理及其在高发热量空间的应用效果分析[J];制冷与空调;2011年01期

10 刘金平;袁玉玲;;管排数对翅片管蒸发器换热性能影响的仿真计算[J];低温与超导;2010年11期

相关博士学位论文 前1条

1 钟晓晖;微型制冷系统仿真与实验研究[D];北京工业大学;2007年

相关硕士学位论文 前3条

1 杨珊珊;流程布置对管翅式冷凝器换热性能影响的研究[D];江苏科技大学;2016年

2 魏双;翅片管换热器强化传热与流阻性能分析及结构优化[D];浙江大学;2016年

3 霍猛;双级压缩空气源热泵供暖系统实验及研究模拟[D];大连理工大学;2009年

本文编号：2843730