高综合性能电卡复合材料及大功率制冷器件

通过制备BaZr_(0.2)Ti_(0.8)O_(3)-P(VDF-TrFE-CFE)复合材料来改善聚合物基电卡材料的综合性能,设计基于流固耦合传热的大功率制冷器件并通过有限元仿真来评估以不同电卡材料为制冷核心元件的器件制冷能力和效率。结果表明:相较于基础聚合物,BZT质量分数为10%的复合材料T-BZT-10%具有显著优异的电卡制冷性能和导热性能。在10 K的温度跨度下,以T-BZT-10%为制冷核心元件的电卡器件可实现31.0 W/cm^(3)的制冷功率密度和1060.4 W的总制冷功率为基础电卡制冷器件的10倍),且COP达到5.2。

车用动力电池不同冷却方式的模拟及实验研究

本文基于维持动力电池合适工作温度区间的目标和保证电池在各个应用场景下安全高效运行的考量,针对某款标准箱动力电池包设计了冷板和浸没式的冷却系统,进行了结构优化,并对比研究了二者的冷却性能。结果表明:经过结构优化后,采用冷板冷却的电池包,出口压降为30 Pa,电池表面最高温度为31.65℃,电池表面最大温差为6.51℃;采用浸没式冷却的电池包,电池周围采用2 mm绝缘浸没工质包裹,一个标准箱工质充注量为10.93 L,出口压降为22 Pa,电池表面最高温度为28.49℃,电池表面最高温差为2.39℃。对比模拟结果与实验结果发现,各项性能数据偏差在2%以内,仿真模型具备较高的精度。对比冷板和浸没式冷却系统的冷却效果,优化后的浸没冷却系统,冷却效果优于原冷板冷却系统,进口流量从4 L/min降至2 L/min,降低了工质泵耗,同时电池表面最大温差降低了4.12℃,提高了电池表面的温度均匀性。研究表明,相比于冷板冷却,浸没式冷却在降低电池表面平均温度、最高温度与表面温差方面效果更显著。

高热流密度航空电子泵驱两相流冷却系统实验研究

航空应用领域正面临着高功率、高热流密度的电子设备冷却难题,传统的单相液冷散热方式已无法应对大于100 W/cm^(2)热流密度的散热需求。本文搭建了泵驱动两相冷却系统地面实验台并设计了系统控制策略,测试系统在多种散热工况下的散热能力和阻力特性并归纳数学模型。结果表明:机械泵驱动两相散热系统散热性能良好,设计的紫铜材质冷板可有效应对热流密度为120 W/cm^(2)的6 kW集中热源。泵驱两相系统可有效冷却10 kW的热源,在相同的运行状态下所需工质质量比单相散热系统所需工质质量减少70%。发热元件表面温度可以稳定在63~70℃之间,满足芯片表面温度要求,且蒸发器整体的温度均匀性良好,各支路间温差在5℃以内。系统相变段阻力在400 kPa以下,阻力特性可由Kim和Mudawar模型描述。

带余热回收的CO_(2)车用热泵系统实验研究

本文研制了一套具有串联式余热回收功能的CO_(2)热泵系统,并在标准焓差台中实验研究了不同工况参数对系统低温制热性能的影响。结果表明:双热源余热回收系统(空气热源和电机热源)的性能优于单空气热源系统,双热源模式可以优化系统参数,提高系统制热量与COP,扩大热泵系统低温工作范围。在环境温度为-20℃时系统切换至双热源模式后的制热量及COP分别提高18.9%和5.9%。低温环境下使用双热源模式优势显著,随着室外温度由-5℃降至-20℃,开启双热源模式后制热量的增加率由4.3%增至18.9%,COP的增加率由4.3%增至5.9%。提出低于-5℃的环境温度是使用余热模式的最佳温度范围,为CO_(2)车用热泵系统的实际应用提供指导。

两相CO_(2)喷射器混合室直径优化与模拟分析

混合室直径对两相喷射器的性能影响显著。结合湍流射流理论,本文提出两相喷射器混合室直径的射流分析设计方法:当混合射流的流量增至喷射器的目标总流量时,射流外边界的直径即为最优混合室直径。根据该方法优化某型号CO_(2)喷射器的混合室直径,引射比为0.5时的最优直径为2.4 mm。利用数值模拟研究混合室直径对CO_(2)喷射器性能的影响,结果表明:在相同条件下,混合室最优直径为2.2 mm。当混合室直径为2.4 mm时,喷射器压升为0.9 MPa,相比优化前提高了57.9%。结合射流理论,拟合了无量纲最优混合室直径的关联式。当引射比为0.4~0.8时,无量纲最优直径为1.7~2.1。关联式的预测结果与CFD模拟结果相差-6%~10%,可用于工程上预估最优混合室直径。

带回热器的CO_(2)列车热泵系统低温工况制热性能实验研究

本文研制了一套带回热器的CO_(2)列车热泵系统,并在标准焓差台中实验研究了不同工况参数对系统低温制热性能的影响,结果表明系统最优充注量7~8 kg,此时蒸发器出口过热度接近零。在环境温度为7℃时系统制热量及性能系数(COP)分别达到31.1 kW和2.59。环境温度是影响系统性能的关键因素,当环境温度从7℃下降到-18℃,系统制热量和COP分别下降了66.1%和43%。最优高压是CO_(2)跨临界循环的热点研究问题,也是影响其性能的重要参数之一。本文根据试验结果拟合出了适用于列车的CO_(2)热泵系统最优高压关联式,为列车CO_(2)热泵系统的实际应用提供指导。

新型车用空调平行流蒸发器湿工况性能的研究

对新型车用空调平行流蒸发器湿工况性能进行了试验研究,并与层叠式蒸发器进行了比较。动态浸渍试验结果表明平行流蒸发器凝水排除能力较优;焓差法试验结果表明,在不同的稳定工况下,与层叠式蒸发器相比,平行流蒸发器的制冷能力较强(最高差3.3%),空气侧压降较高,全换热系数大21.3%～29%,除湿率略高。试验结果总体表明,新型平行流蒸发器性能优良,完全可以取代层叠式蒸发器。

笔记本电脑散热模块及系统气动噪声的实验研究

针对笔记本电脑噪声源、噪声特性和影响噪声的主要因素进行了实验研究.结果表明:笔记本电脑机壳对噪声的屏蔽或吸收作用使噪声降低的趋势并没有出现,反而导致笔记本电脑正面操作人员所在位置的噪声增大;进气口的封闭也并不一定使该处的气动噪声值降低;噪声指向性研究发现,噪声值最高处并不在风扇出风口上方,而在出风口的对侧.

颗粒物污染室外换热器对家用空调系统性能影响研究

分别配置了采用传统铜管铝翅片换热器与采用全铝微通道换热器的1.5匹分体式家用空调,将其置于相同的大气环境中长期连续运行,测试了大气颗粒物污染的两台家用空调换热器的堵塞率和空调系统的长效性能。测试结果表明:换热器的堵塞率呈指数性增长趋势,采用管片式换热器的原机被大气颗粒物污染后制冷量衰减2.1%,功耗上升了6.2%,能效比下降了7.8%;采用微通道换热器的机组性能衰减明显高于原机,制冷量衰减了23.2%,功耗增加了34.6%,能效衰减了43.1%。相比之下微通道换热器更易受颗粒物污染的影响。

汽车空调蒸发器湿工况特性

对蒸发器稳定工况下的传热压降性能及除湿量,排水量,喷水量进行了测量,并对风量突然增加的瞬态过程中,蒸发器喷水量进行了测量。试验结果表明,蒸发器的制冷能力,压降,除湿量随入口空气含湿量的增加而增加;在设定工况下蒸发器排水量约为1.87g/s,占除湿量的99.2%,表明稳定工况下蒸发器排水量与除湿量基本相当;蒸发器向前倾斜利于凝水的排出,与不倾斜相比平均提高3.2%,与向后倾斜相比提高11.9%;而蒸发器左右倾斜对凝水排除的影响较小;在稳定工况下凝水不会从蒸发器喷出,在风量突然增大的情况下,有微量凝水喷出;采用动态浸渍试验对残水量进行定性研究,可以快速的判断蒸发器排水性能。

家用空调室外机波纹型翅片管换热器空气侧传热与压降性能研究

全铝微通道换热器,尤其是百叶窗翅片换热器,已成为家用空调提高效率降低成本的关注热点。但微通道换热器通常采用的百叶窗翅片表面结构复杂,易于被颗粒物污染。本文采用表面流体迟滞区较少的波纹型翅片替代百叶窗翅片,对7种波纹型翅片微通道换热器样件进行了性能测试,得到了空气侧传热和压降特性。利用非线性回归和F显著性检验方法进行拟合,得到的波纹翅片换热和压降关联式可以准确预测90%以上的数据,其预测误差在15%以内。

CO_2在食品加工和冷藏业中的应用前景

目前CO2在超临界、跨临界和亚临界范围都有应用,现在99%的低温制冷系统可以由NH3/CO2复叠式低温制冷系统完成,事实上任何蒸发温度高于-55℃的系统都可以采用CO2。本文将讨论CO2制冷剂的优点、缺点,以及CO2在食品加工和冷藏业中应用前景。

CO2在食品加工和冷藏业中的应用前景

目前CO2在超临界、跨临界和亚临界范围都有应用，现在99％的低温制冷系统可以由NH3/CO2复叠式低温制冷系统完成，事实上任何蒸发温度高于．55℃的系统都可以采用CO2。本文将讨论CO2制冷剂的优点、缺点，以及CO2在食品加工和冷藏业中应用前景。

电动汽车冬季负荷特性研究

纯电动汽车在冬季运行时,其采暖负荷将造成续航里程严重缩短。因此,确定电动汽车空调在冬季时的负荷特性对于指导设计和控制尤为重要。对此本文使用热平衡法对电动汽车稳态负荷特性进行了实验研究,结果发现：冬季采暖负荷主要由新风负荷与车体围护结构导热负荷构成,其中新风负荷占主要部分,该负荷随车速、及鼓风机风量的增加而增加。在-20℃环境中,随车速及鼓风机档位变化,新风负荷占比为56.2%-84.8%。基于此,进一步分析计算了冬季采暖负荷及制热效率对于纯电动汽车的里程影响：NEDC工况下,冬季使用PTC取暖将会使得续航里程下降20.1%-56.4%,而使用热泵将显著延长续航里程,当热泵效率为1.7时,可延长里程7.4%-13.2%。

CO_2车用热泵空调系统技术研发及性能提升

本文研发了一套CO_2跨临界车用热泵空调系统,该系统采用CO_2车用电动压缩机、微通道换热器、电子膨胀阀等关键部件,克服了CO_2车用热泵空调系统高压和高排气温度的技术挑战。实验研究了系统充注量对CO_2车用热泵空调系统性能、循环特征及膨胀阀开度的影响。提出在热泵模式下将室内换热器串联来提高高压侧的换热能力,并实验验证了该方法对车用热泵空调系统性能的提升作用。结果表明:相比于单一气冷器,采用串联气冷器的车用热泵空调系统的制热量和COP_h分别提升了17%～31%和20%～33%;该系统在-20℃全新风环境下,出风温度可达40.4℃,COP_h为1.8。因此该系统能够满足电动汽车在低温环境下的乘客舒适性和整车负荷需求,且在制热能效方面优势显著。

微通道型分离式热管基站节能特性实验研究

利用CFD技术对基站内的气流组织形式进行了优化,得出下进上出的气流组织形式可以提高冷风的利用率,同时开发了微通道型分离式热管基站,能保证发热机柜在设定温度范围内运行的要求,自动控制系统可以最优化的切换空调系统和微通道型分离式热管系统,保证机房内设备稳定运行。当室外环境平均温度为27℃时,制冷系统的COP可达6.23,具有较高的能效比。即使在夏季长时间的运行测试中,微通道型分离式热管基站空调压缩机的运行时间仅占基站总运行时间的39.1%,节电率达到44.7%,具有很好的节能降耗的效果。

国内外汽车空调系统发展动向

地球变暖是当前国际社会广泛关注的主要问题,如何减少温室气体排放,是当前国际车用空调发展的趋动力,本文主要从汽车动力变化、新工质使用、减少制冷剂充注量以及采用新技术等方面介绍汽车空调系统的发展趋势。

适用于-20℃环境的CO_2汽车热泵系统的开发及性能测试

开发CO_2跨临界汽车热泵,是解决R134a汽车热泵在低温环境下制热量不足、无法正常工作问题的有效措施。本文理论分析了影响CO_2汽车热泵性能的关键因素,在最低为-20℃的环境温度下实验研究了CO_2汽车热泵的性能。结果表明:开发的CO_2汽车热泵系统在低温环境下稳定运行,具有较好的制热性能;在相同压缩机转速条件下,室内进风温度对制热COP(COP_h)影响更大,室外环境温度对制热量影响更大;在-20℃环境冷启动工况下COP_h可达到3.15、制热量为3.6 k W;进风(Tg,a,in)和出风(Tg,a,out)温度分别为20℃和40℃时,COP_h最低为1.72。因此,与R134a相比,CO_2车用热泵系统的低温制热性能有显著的优势,该系统在电动汽车上具有较好的应用潜力。

采用三换热器和四通阀的两种车用热泵系统的对比研究

电动汽车没有足够的余热可供冬季取暖，因此将热泵引进电动车具有重要意义。文章对两种汽车热泵系统：三换热器与四通阀的热泵系统进行了分析研究。测试结果表明：在大部分工况下，两个系统的能力相近，只相差10-50W，但四通阀系统的COP要比三换热器系统高7％～15％，压缩机功率则比三换热器系统低50-150W。

表面处理对微通道换热器湿工况性能及长效特性的影响

对翅片间距为1.1 mm的微通道换热器进行了亲水和疏水表面处理，并对其不同工况下的性能进行了实验研究，分析了表面处理对微通道换热器湿工况性能和长效特性的影响。实验表明，疏水表面处理在低风速下会造成换热器性能衰减：与原换热器相比，经过疏水表面处理的换热器换热量最大减小14％，衰减随着风速的变大而减小；而压降除了高风速高湿度工况，其余工况下均升高130％以上。亲水表面处理对换热器性能影响较小：与原换热器相比，经过亲水表面处理的换热器在不同工况下性能衰减2％～8％；压降仅在高湿度低风速下明显变大17％，其余大部分工况得到改善，在高湿度高风速下压降仅为原换热器的50％。亲水表面处理在防腐蚀方面具有一定作用，同时进行盐雾腐蚀260 h后，表面亲水处理的换热器在不同工况下比原换热器性能提升4％～6％，压降降低14％～16％。