背板式热管空调系统流体输配试验及模拟研究

摘要

热管又称“超导热体”，是一种高效的传热元件，相对同等尺寸的固体金属导热体（如铜、银）的传热效率要高数倍甚至近千倍不等，具有成本低、结构简单、工作可靠等优点，其工作原理是依靠内部工质相变过程进行热量传递、通过气液相密度差来完成循环的换热装置。近年来在节能、新能源的开发及利用等方面获得了日益广泛的应用。 本文通过采用试验研究、理论分析以及数值模拟相结合的方法对背板式热管空调系统流体输配问题进行了研究，有效提高了背板式热管空调系统的换热性能，为以后深入研究热管空调系统奠定一些理论基础和实践经验。研究的内容包括如下几方面: (1)首先以空调系统中背板式热管空调为研究对象，通过焓差试验平台分别研究了工质充注率对系统空调性能的影响、充液率对制冷剂温度的影响以及不同室内外温差对换热性能的影响，分析了不同因素对背板式热管空调换热性能的变化规律，使背板式热管空调达到最佳的运行状态。然后以空调系统为研究对象，分析了流体分配对空调系统换热性能的影响，得出流体分配不均匀时，空调系统换热性能大大降低。 (2)运用FLUENT软件建立了系统的管道仿真模型，在试验同等条件下对管内流体输配均匀性进行了仿真，然后与试验测得的压力值进行了分析对比，得出了两者之间的误差在10％范围之内，验证了模型的准确性，同时得出了流体在0.5m/s、1m/s、1.5m/s、2m/s四个不同的入口速度的情况下管内流体的分配规律。 (3)在分析系统流体分配不均匀的原因后，根据流体输配均匀的基本理论对系统的管道结构进行了改进，并对改进后锥形结构的管道的流体输配均匀性进行了模拟仿真分析，结果表明改进后管道内流体输配的非均匀程度明显减少，同时得出管道的入口速度对系统管道内流体输配均匀性有很大的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 前言

1．2 热管的基本理论

1．3 空调系统的简介

1．4 国内外研究现状

1．4．1 重力热管的研究现状

1．4．2 制冷剂流量输配的研究现状

1．5 主要研究内容

2 背板式热管空调系统流体输配试验分析

2．1 前言

2．2 流体输入对空调系统换热性Z月1匕lff,的影响

2．2．1 试验装置

2．2．2 试验过程

2．2．3 试验数据处理

2．2．4 试验结果与分析

2．3 流体分配对空调系统换热性能的影响

2．3．1 试验装置及要求

2．3．2 试验过程

2．3．3 试验结果与分析

2．4 本章小结

3 热管空调系统流体输配的数值模拟

3．2 几何模型及假设条件

3．3 网格划分

3．4 控制方程及参数设置

3．4．1 控制方程

3．4．2 参数设置

3．5 初始条件与边界条件

3．6 数值求解

3．7 试验数据处理

3．8 结果讨论与分析

3．8．1 与试验同等工况下管内速度的变化分析

3．8．2 不同入口速度下管内速度的变化分析

3．8．3 误差分析

3．9 本章小结

4 背板式热管空调系统管道改进及分析

4．1 前言

4．2 影响流体输配不均匀的因素

4．3 系统管道改进的理论基础

4．3．1 流体输配均匀的基本理论

4．3．2 流体输配管道结构分析

4．3．3 实现流体均匀输配的条件

4．3．3 系统管道的改进设计

4．4 改进系统管道的仿真分析

4．4．1 几何模型

4．4．2 网格划分

4．4．3 数值求解

4．4．4 结果讨论与分析

4．5 本章小结

5 总结及展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间的主要学术成果

致谢