强制对流下翅片管蒸发器表面结霜实验

翅片管蒸发器表面结霜是阻碍制冷系统高效运行的主要不利因素之一。利用恒温恒湿箱搭建强制对流下蒸发器翅片管表面结霜可视化实验平台,在环境温度0~8℃、相对湿度55%~75%及迎面风速0.8~2.4 m/s时,实时记录霜层动态生长过程,研究了环境温度、相对湿度和迎面风速对霜层生长特性及蒸发器换热性能的影响规律。结果表明:环境温度和迎面风速是影响蒸发器结霜的主要因素,结霜50 min,环境温度为0℃的霜层厚度比环境温度为8℃的提高了12.78%,迎面风速为2.4 m/s的霜层厚度比迎面风速为0.8 m/s的提高了14.66%,结霜量与换热量提高趋势相同。在结霜初期,相对湿度越大,换热量越大;结霜后期,相对湿度越小,换热量越大,并得到了换热量关于环境参数与时间的相关关系。

动力电池测试用高低温试验箱温度场分析与流场模拟优化

以试验区置有两个动力电池的294 L高低温试验箱作为研究对象,通过CFD模拟了高低温试验箱恒温45℃时箱内电池的温升和散热情况,并对高低温试验箱的流场进行优化。结果表明:对于同侧上送风下回风的气流组织形式,在试验区上部放置多孔板进行孔板送风有助于提高流场均匀性;两个动力电池之间会出现涡旋现象,通过增加置物架与内箱底部的间距、适当增大回风口截面积均能减轻甚至消除涡旋现象,提高流场均匀性,当置物架与内箱底部的间距增至0.2 m,回风截面的高度增至0.15 m后,试验箱流场的整体不均匀度由1.73降至0.4,电池间的涡旋现象消失。

低温推进剂贮箱内自增压过程仿真分析研究

为研究低温推进剂贮箱漏热造成贮箱内压力升高和低温推进剂液相热分层现象,利用用户自定义函数(User-Defined Functions,UDF)对低温贮箱内工质的能量源项、气液相的质量源项以及相变饱和温度等变量进行了解释。结合VOF(Volume of Fluid)模型,以及在Fluent软件所建立的低温工质材料模型,实现了低温液氮和液氪贮箱内自增压过程的仿真。重点分析了不同的气体模型和液相密度模型组合对自增压预测曲线的影响。对比仿真值和理论值发现:使用实际气体模型(Redlich-Kwong-Soave model,R-K-S model)和Boussinesq近似液相密度模型得到的压力值更接近理论压力值。此外,对不同重力环境和不同充注率的实验工况进行了仿真,得到了环境重力和充注率对低温液氪贮箱自增压过程的影响规律。

温度可调半导体制冷实验箱的设计与制作

基于半导体制冷片设计了一种制冷实验箱,温度可调范围为-23~25℃,可将被测试的芯片或小型功能模块放入其中,以测试其低温性能.该实验箱以ATMEGA328P为主控芯片,由温度传感器采集温度信号,通过PWM方式的PID控制算法,调节箱内温度,从而达到恒温调节的目的;主控芯片处理的数据会传送给LCD1602显示温度.经实验验证,温度可调半导体制冷实验箱满足探究温度性能的恒温要求.

高低温试验箱回风口布置优化分析

高低温试验箱回风口布置影响试验箱均匀性的重要因素,为了研究均匀性更好的高低温试验箱,通过数值模拟的方法,研究了3种不同回风口布置的试验箱结构设计方案(回风口位于右侧中间,顶部右侧,顶部中间)下试验箱内的温度场流场,通过分析截面温度云图,并计算温度,风速的不均匀系数。结果表明回风口位于顶部中间是最优方案。优化后方案与原方案相比温度不均匀系数提高了38.5%,风速不均匀系数提高了53.6%,整体最大温差降低了51.9%,高低温试验箱整体均匀性提高。

电气设备环境试验室湿度场的数值模拟及优化

电气设备往往需要进行多工况的性能实验,这就需要环境室提供相应的温、湿度、压力等参数变化的实验条件,环境室内流场、温度场、湿度场的均匀性往往会影响实验效果.利用CFD技术对某一电气设备实验用环境室内部流场、温度场、湿度场进行了数值计算和模拟.主要讨论了送风温度、喷入液滴粒径对环境室内湿度场的影响.计算结果表明:送风温度越低、喷入液滴粒径越小,湿度场的均匀性越好;送风速度越大,湿度场则能更快达到稳态.最终给出了在所述计算条件下的送风速度和液滴喷入粒径的优化建议,为环境实验室内的气流组织布置和参数设计提供了一定的理论基础.

以液氮为冷源的氦气强制对流高低温箱实验研究

为模拟航天产品试验所需的极端温度环境和测试产品在较大升降温速率下的耐受能力,研制了充注氦气的高低温试验箱。通过强制对流及辐射换热相结合的方式提高升降温速率,显著区别于热真空罐。开展了该高低温箱的性能验证试验,包括设计温度的上限和下限,达到目标温度的升降温速率以及温场均匀性等,从而评估以液氮为冷源的氦气强制对流高低温箱的工作性能。

钢-混凝土结合梁试件降温与升温过程的数值计算

根据非稳态导热的控制微分方程,建立了钢混凝土结合梁试件降温与升温过程的数学模型。将恒热流的三维导热问题视为相应的3个一维导热问题的叠加,并采用有限差分法对控制微分方程进行离散,对钢混凝土结合梁试件在强迫对流环境下的降温(25^-45 ℃)和自然对流环境下的升温(-45~25 ℃)中的温度分布进行了数值计算。研究结果表明:在降温与升温过程中,钢混凝土结合梁试件内部各点温度变化速率不相同,导致试件内温度分布不均匀,形成了温度梯度;气温的较大变化会使钢混凝土结构内部温度分布不均匀,由此产生的温度应力可能会破坏桥梁结构。

两级分凝自复叠制冷系统特性

以两级分凝自复叠制冷系统为研究对象,分析了三元混合工质空间和平面汽液平衡特性,对三元混合工质的组分变化规律及运行特性进行了理论研究。应用混合工质物性分析软件Refprop 8.0根据冷凝蒸发器冷量平衡特性讨论了混合工质组分比例,得到比较合理的配比组成65/20/15。通过5个平面压焓图的空间变化关系分析了自复叠制冷系统工质分离、混合和运行特性。根据实验研究,循环系统高低压旁通和相分离器出口气体旁通可有效改善压缩机启动初期系统压力和温度过高的问题。对系统各级节流降温过程进行了分析,并对压缩机的吸排气温度和蒸发温度进行了研究。

自复叠制冷系统压力和组分调节

热气旁通调节可有效排除高压对自复叠制冷系统的危害,但对混合工质的组分没有调节作用。针对三级自复叠制冷系统冷凝压力和排气温度较高的特点,提出了带两路旁通的4种压力和组分调控方式。热气旁通调节时冷凝压力周期性波动变化较大,电磁阀开启较频繁,系统开机70 min后才能达到稳定状态。二级相分离器气相出口旁通调节时冷量损失较严重,低温工质的冷量通过旁通管路排放到膨胀容器。一级相分离器气相出口调节和两个相分离器气相出口同时调节时制冷系统的性能很接近,系统开机30 min后即可达到稳定运行状态。通过对压缩机和蒸发器运行工况检测,一级相分离器气相出口调节和两个相分离器气相出口同时调节为较好的自动复叠制冷系统压力和组分调控方式。

自复叠制冷系统4种组分配比性能

自动复叠制冷在小型制冷低温装置中有较强的应用优势,它能制取氮气液化温度77 K到常规单机压缩制冷温度230 K温区。针对三级自动复叠制冷系统非共沸混合制冷工质不同组分配比进行实验研究,对比分析了R600a、R23和R14混合制冷剂4种组分配比35/35/30、35/30/35、30/35/35和35/25/40,根据压缩机的运行工况和蒸发器的降温特性可以得到4种配比的各项运行性能参数比较接近,组分配比35/30/35的蒸发温度较低。蒸发器设计冷负荷为60 W,设计蒸发温度为180 K,低温冷柜内的蒸发温度最低可以达到并稳定在175 K。根据两种组分配比35/35/30和35/30/35在不同冷负荷时的蒸发器制冷特性实验研究,组分配比35/30/35的最高COP为8.47%;组分配比35/35/30的最高COP为14.4%。

阀门低温试验装置的节约型设计

阀门低温试验装置兼有深冷处理和低温试验的双重功能,是低温阀门生产过程中的重要设备,其冷媒和试验介质等消耗巨大且价格昂贵,对低温阀门的整机成本具有重要影响。提出了一种低温阀门试验装置的节约型设计,从组成装置的低温系统、压力试验系统和测控系统等方面着手,寻找减少消耗的途径,并重点讨论了多种高效保温技术,通过液氮喷淋实现自动调温的方式,贵重试验介质回收重复利用技术,数据采集和智能化操作模式等,提出了应从多渠道实现装置的节约型设计。

基于斯特林制冷机的氦气氛高低温箱深冷试验研究

为了模拟航天产品试验所需极端温度环境和测试航天产品在较大升降温速率条件下的耐受能力,研制了区别于传统热真空罐的氦气氛高低温试验箱,其净空间尺寸为2m×2.2m,可以通过强制对流与辐射换热相结合的方式提高升降温速率.同时,以液氮和四缸两级斯特林制冷机为双冷源,对高低温箱的降温性能进行测试,考察了高低温箱内空间的降温极限以及达到多个目标温度的降温速率等.结果表明,在液氮与斯特林制冷机共同作用的条件下,通过氦气的强制对流、再将氦气抽除的技术手段,可使热沉温度降至-210℃以下.

一种新型大容积低温箱的研制

介绍了一种新型大容积低温箱的研制情况.该低温箱采用了由两个单级压缩系统组成的复叠式制冷系统,其中高温循环系统采用R22作为制冷剂,低温循环系统采用R13作为制冷剂.R22系统既可以单独运行,又可以与R13系统复叠运行,因此系统可以达到-70℃和-20℃两个蒸发温度.同时,低温箱内工作室净容积达到0 216m3,在-70℃的低温下,低温箱制冷系统仍能稳定运行.

高温超导电缆终端恒温器研制

高温超导电缆终端恒温器是高温超导电缆终端系统的重要组成部分,其长期可靠稳定的运行将为整个系统的良好运转奠定坚实基础。文中对成功研制的高温超导电缆终端恒温器进行了详细介绍,包括技术指标及相关要求、总体结构、关键技术、热负荷分析与计算等。试验表明,高温超导电缆终端恒温器结构设计合理、操作方便;大口径可拆法兰低温真空压力环境下的密封技术得到突破、密封性能良好;低温液体输送管道承插密封结构设计新颖、满足工作要求。热负荷的分析与计算为高温超导电缆制冷系统所需冷量的确定提供了依据,同时也为终端恒温器的进一步优化指明了方向。

高真空多层绝热低温容器完全真空丧失后升压规律的试验研究

高真空多层绝热低温容器是一种危险性很高的压力容器。绝热夹层完全的真空丧失是可能发生在高真空多层绝热低温容器上的、并会对低温容器带来严重的安全隐患。在搭建了高真空多层绝热低温真空丧失试验台的基础上,用试验的方法研究了低温容器的绝热材料层数和初始充满率对其真空丧失后无排放贮存过程中升压的影响。试验结果表明,高真空多层绝热低温容器绝热夹层内的绝热材料层数及其初始充满率都对容器完全真空丧失后的升压过程有着重要影响。

光伏半导体制冷系统设计及实验研究

阐述了光伏半导体制冷系统的工作原理，为测试光伏半导体制冷系统的性能，研制了1台光伏半导体冷箱样机，并详细介绍了系统的设计思路；通过搭建实验台，在不同环境温度下测试了该样机的实际运行性能，得到了该样机箱体内所能达到的最低温度，依据实验结果得到了系统的性能系数。实验结果表明，光伏半导体制冷系统适合作为食品、饮料的冷藏箱使用；在炎热的夏季，该样机箱内温度可控制在6-12℃，制冷系统COP达到0．28～0．32。

基于双级和复叠可切换的低温试验冷库的研制

所研制的基于研究目的低温库,具有可切换的双级压缩和复叠循环制冷系统,库温在60℃^-70℃间连续可调.阐述了制冷系统、强弱电系统、测控通讯系统的特点.对调试中所遇问题及其解决作了总结.试验测定了库体传热系数、两套制冷系统的降温速率、制冷量及其最佳切换库温等,并以其为平台完成了多项试验项目.

创新型制冷循环综合实验仪的研制

研制了创新型制冷循环综合实验仪,使用了R134a绿色环保型制冷剂,改进了制冷循环系统,采用延时继电器设计了电流表和功率因数表的保护电路。

两级复叠式低温预冷设备的理论分析及试验研究

为了辅助某国防项目中换热器的性能试验并深入研究-60^-80℃制冷机的性能,设计并搭建了一个两级复叠式低温预冷试验台,在此基础上进行了详细的理论分析和大量的试验研究。其中,理论分析部分包括系统的设计及优化,试验部分包括两级同时运行和低温级单级运行试验。试验结果表明:两级同时运行时,系统性能稳定并且能够提供充足的冷量;在无外界负荷的情况下,低温级实现了单级运行,毛细管出口处的温度符合设计要求。