小通道蒸发器热虹吸循环换热性能的研究

发布时间：2017-08-02 22:17

  本文关键词：小通道蒸发器热虹吸循环换热性能的研究

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【摘要】：随着全球信息化的飞速发展,人们建立越来越多的数据中心用以存储、传递数据信息。数据中心的正常运行需要消耗大量的电能,特别是用于调控数据机房温度的空调设备,其耗电量占机房总耗电量的近50%。为了利用室外冷源,减小电能的消耗,热管技术开始应用于数据机房散热。热虹吸循环的工作原理和常规的热管相近,结构也更加简单。它依靠重力进行回液,在室内外温差达到一定值时自行启动,还能远距离传输热量,满足了数据机房散热的要求。由文献综述可知,热虹吸循环的换热性能受其本身的结构、充液率、高度差、冷凝条件等因素的影响,而现有的文献中关于使用小通道换热器做蒸发器的热虹吸循环的研究还比较少,相关的理论研究也很匮乏。因此,本文对小通道蒸发器热虹吸循环进行实验和理论研究。主要的研究工作如下：(1)对国内外两相热虹吸循环的研究发展现状进行综述,在此基础上明确了本文的研究内容。(2)搭建热虹吸循环实验装置。循环以空气为热源,水为冷源,并使用小通道换热器作为蒸发器。对循环的启动过程、冷凝器和蒸发器的高度差、空气与冷却水进口温差、冷却水流速、充液率进行实验研究。在此基础上,分析换热过程中的热阻。(3)改进热虹吸循环的最小充液量模型。先采用传统的充液模型计算本实验台的最小充液量。在此基础上,考虑下降液膜段的存在,利用质量守恒、均相流压降模型、能量守恒方程计算下降管中液面的位置,然后用竖直管降膜模型计算下降液膜段的制冷剂量,从而改进热虹吸循环的最小充液量模型。(4)对循环的小通道蒸发器进行热力学分析。主要是用ChangWang的百叶窗翅片换热关联式计算空气侧的换热系数,利用Cooper池沸腾关联式计算蒸发器内部换热系数。并用实验结果对理论计算结果进行验证。
【关键词】：热虹吸循环 小通道蒸发器 换热性能 充液模型
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK172.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 主要符号表8-12
• 第一章 绪论12-29
• 1.1 课题背景12-18
• 1.1.1 热管技术的发展13-14
• 1.1.2 热管的结构和特点14-16
• 1.1.3 热虹吸循环的结构和特点16-18
• 1.2 两相热虹吸循环的研究进展18-27
• 1.2.1 国外研究进展18-24
• 1.2.2 国内研究进展24-27
• 1.3 本文研究内容27-29
• 第二章 两相热虹吸循环的理论模型29-41
• 2.1 小通道流动沸腾的流型29-31
• 2.2 热虹吸循环理论充液量模型31-38
• 2.2.1 热虹吸循环传统充液模型32-33
• 2.2.2 热虹吸循环基本方程33-37
• 2.2.2.1 均相压降模型34-35
• 2.2.2.2 分相压降模型35-36
• 2.2.2.3 单相流动压降36-37
• 2.2.3 竖直管降膜模型37-38
• 2.3 小通道蒸发器传热模型38-40
• 2.3.1 蒸发侧沸腾换热模型38-39
• 2.3.2 空气侧强制对流换热模型39-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第三章 小通道蒸发器热虹吸循环实验研究41-61
• 3.1 实验方案41-44
• 3.1.1 小通道蒸发器热虹吸循环实验台介绍41-43
• 3.1.2 实验测量装置43-44
• 3.1.3 实验方案44
• 3.2 启动过程的研究44-46
• 3.3 系统稳定运行时的性能研究46-59
• 3.3.1 空气侧与水侧进口温差对系统换热性能的影响48-51
• 3.3.2 冷凝条件对过热转变温度的影响51-52
• 3.3.3 充液率和冷却水流速对系统换热性能的影响52-56
• 3.3.4 高度差对系统换热性能的影响56-59
• 3.4 本章小结59-61
• 第四章 热虹吸循环理论充液量和小通道蒸发器传热计算61-68
• 4.1 热虹吸循环理论充液量计算61-64
• 4.1.1 传统最小充液量模型61-62
• 4.1.2 改进的最小充液量模型62-64
• 4.2 小通道蒸发器传热计算64-67
• 4.3 本章小结67-68
• 第五章 结论与展望68-70
• 5.1 主要结论68
• 5.2 前景展望68-70
• 参考文献70-73

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本文编号：611481