新型降温系统不同参数对数据机房降温效果的影响研究

针对一种以液氮为换热介质,以翅片管换热器为换热设备的新型降温系统,通过CFD模拟了系统运行参数与换热器结构参数对机房降温效果的影响。结果表明:液氮的入口流量在40~58 L/h范围内变化时对室内温度影响较小;换热器的翅片间距由7 mm增大到12 mm时,室内温度与机柜内部温度分别升高了8.0、2.2℃;而翅片直径由46 mm增大到58 mm时,室内温度及机柜内部温度均呈现先降低后升高再降低的趋势。

基于液氮预冷的20 K低温氦气循环系统设计

在低温氦气循环系统设计中,为循环提供动力的方式一般包括常温压缩机和低温离心风机两种。低温离心风机提供循环动力时,工况难以预测;常温压缩机提供循环动力时,换热损失较大。设计了基于液氮预冷的低温氦气循环系统,并对回热器、冷头换热器进行了详细的设计,测试了加热负载及循环质量流量对系统稳定运行时性能的影响。试验结果表明:在消耗电功率19.7 kW时,能提供质量流量为0.84 g/s,冷量为50 W@19.3 K的低温循环氦气,具有一定的工程实用性,对低温氦气循环系统的设计具有一定的参考意义。

低温翅片管换热器结霜试验研究

为了解翅片管换热器在低温工况下的传热性能以及结霜情况,进行了翅片管换热器的结霜试验。在翅片管换热器设置8个不同的观测点进行霜层厚度数据的采集,得到8条霜层厚度曲线。分析曲线后表明在不考虑环境风速的情况下,结霜量主要与空气相对湿度、流体在管内的形态等因素有关,同时发现翅片管换热器结霜的重点区域是换热器上部和入口处,并从理论上分析了结霜过程。

四对角喷管外向辐射角系数的数值模拟

研究了四对角喷管复杂几何体系幅射角系数的数值计算方法，并给出部分典型计算结果。基于两种坐标系和坐标变换的这一计算方法具有计算工作量小，代码效率高的优点，为小间距四发动机并联推进变轨飞行方案热可行性分析作好了准备。

井筒中蒸汽-氮气混合物流动与换热规律

针对注蒸汽开采稠油过程中出现的蒸汽超覆、窜流及热损失等问题,进行了氮气辅助蒸汽注入技术研究,建立了蒸汽-氮气混合物在井筒中流动和换热的数学模型。利用该模型研究了混合物在井筒中的流动与换热规律,分析了井口氮气注入流量和井口蒸汽干度对蒸汽-氮气混合物在井筒中的流动压力、温度、干度的影响。结果表明,随着混合物的注入,混合物压力及蒸汽分压不断增加,混合物温度不断升高,气体干度和蒸汽干度不断下降,向地层的散热由靠水蒸气凝结释放汽化潜热提供。井口注入氮气流量增大,有利于提高井底的蒸汽和气相干度,减小井筒热损失。现场应用表明,注入蒸汽-氮气混合物能提高热能利用率,增大油气比。

某液氢温区氦气加温换热系统设计与模拟试验

为满足某型号火箭冷氦增压系统研制试验条件要求,需模拟发动机冷氦加温换热管道的工作性能。通过3种换热器方式特点的对比,确定了低温氦气-氮气换热的加温换热方案。并对冷氦换热器及相关系统进行了设计、加工和配置,经调试试验获取了换热器系统在入口温度较高的条件下之性能参数,分析认为换热系统可以满足模拟试验系统要求。该系统经模拟试验考核,结果表明,设计条件下,氦气温升参数与任务要求值相契合,系统方案达到了设计目的。

相变-液浴式新型换热器的理论研究

提出了一种新型的中间热媒式换热器———相变-液浴式换热器,并介绍了它的工作原理。通过分析指出,该换热器除了具有可将冷、热流体严格隔离的特点外,还具有一个十分重要的特性,即:可以在换热量大幅度改变时,保持换热室内的压力和温度基本不变。这些特性使其有可能在锅炉、工业余热回收等方面发挥很大作用。

液氮发动机的热力循环设计

针对基于单级朗肯循环的液氮发动机效率低和主换热器外表面结霜的问题,设计了基于等熵膨胀的液氮-甲烷-乙烯-R134a四级朗肯循环液氮发动机动力系统新方案.计算结果表明,液氮在所设计的热力循环下的比输出功比采用单级朗肯循环提高了129%;即便充分考虑不可逆因素的影响,液氮的比输出功也远大于蓄电池的比输出功.由于新系统中最上一级热力循环的温度超过水的冰点,避免了主换热器的结霜问题,同时将太阳热能引入新系统,进一步提高了动力系统的效率.比较了基于新循环与基于二级布莱顿循环的液氮动力系统,指出在理想情况下两者的比输出功接近,但当考虑压降和温差等实际因素时,二级布莱顿循环的比输出功远小于所设计的多级多组分朗肯循环.

通道轮式换热器结霜工况下的换热研究

通道轮式新风换气机作为一种新型的通风换气设备近年来得到了广泛的应用。然而,其室外排风侧结霜是影响其在严寒地区冬季运行的主要问题,结霜严重时会影响该设备的运行性能。因此,有必要对通道轮式新风换气机在结霜工况下的运行规律进行深入的研究以指导其在严寒地区冬季的应用。文章在能量守恒、含湿量守恒的基础上建立了通道轮式换热器排风侧结霜工况下的数学模型,该模型耦合了结霜子模型和热交换子模型。利用该模型分析了不同工况下结霜量对该换热器换热的影响。计算出了不同工况下融霜的时间间隔,为采取有效的除霜控制方法提供了依据。将模拟结果与实验数据进行了比较,两者吻合很好,进一步验证了所建模型的可靠性。

液氧/液甲烷低温推进剂深度过冷加注实验研究

为了提高低温推进剂深度过冷技术成熟度,以充分利用其在降低过冷装置系统质量、延长贮存时间等方面的工程应用优势,针对液氧/液甲烷低温推进剂组合,以70 K/97 K为目标开展深度过冷方案对比与流程设计,并通过搭建中等规模液氧和液甲烷快速深度过冷加注实验系统进行可行性测试验证。结果表明:针对中大规模过冷装置系统,液氧系统采用常压液氮浴+负压液氮浴两级换热过冷方案(换热器均采用铝制板翅式换热芯),液甲烷系统采用常压列管式液氮浴式换热器过冷加注方案;为满足快速过冷加注需求,液氧/液甲烷系统均采用边过冷边加注的系统流程;在加注流量为1.0 L·s^(-1)左右的稳定测试阶段,液氧实验系统中入口温度约108 K的液氧经一级、二级换热器能够分别被冷却至约88 K及70 K以下,液甲烷实验系统也实现了97 K液甲烷的深度过冷与快速加注,成功验证了设计方案的可行性。研究工作能够为中国开展过冷低温推进剂的研究与工程应用提供理论与技术支持。

液氮发动机主换热器的防霜技术研究

介绍了一种液氮发动机主换热器的防霜技术 ,建立了防霜换热器的数学模型。运用该模型 ,模拟了一种液氮发动机主换热器的动态温度分布。结果表明 。

热空气注入式液氮能量转换装置效率分析

液化空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气成液态,在电网负荷高峰期释放液化空气气化推动汽轮机发电的储能方式。由于液态空气的低温特性和压缩特性,其储存的能量包含冷能和膨胀能两部分能量。能量的组成和数量与气化压力p0有关。过去的液空能量转换装置仅仅利用了膨胀能,而忽略了冷能,这导致了其效率低下。热空气注入式能量转换装置提出了通过回收低温冷能提高发动机的效率。理论效率可以通过提高工作压力来提高。最后提出了寻求一个有效的方法同时利用膨胀能和冷能来提高液态空气储能系统的效率为未来液态空气储能研究的趋势。

液氮发动机的膨胀过程与参数分析研究

分析了液氮发动机的膨胀过程与过程参数 ,实现了计算机模拟 ,在选择适当运行参数的情况下 ,采用三级膨胀二次再热过程得到的比功可以达到理想等温膨胀所得到的比功的 90 % ,并且这种膨胀过程是可行的。

气调保鲜液氮充注沉浸式汽化器工作特性研究

针对液氮充注气调方式液氮温度较低,直接充注将对果蔬产生冻害问题,为提高液氮汽化器出口温度的控制精度,提高冷量利用率,设计了一种蓄冷液氮充注沉浸式汽化器并搭建试验平台,研究盘管长度、蓄冷剂类型和液氮流量等因素对汽化器工作特性的影响。基于传热理论建立了汽化器出口温度计算模型。计算得到的汽化器出口温度与试验值基本一致,相对误差为2.01%和8.06%。试验结果表明:盘管长度、蓄冷剂类型和液氮流量都对汽化器工作特性有显著影响,盘管长度和液氮流量与充注时间呈线性关系,随着盘管长度增加或液氮流量减小,相关系数升高;当盘管长度为3 m、液氮流量为0.0075 kg/s和蓄冷剂类型为水时,汽化器的换热性能较佳,而当盘管长度为3 m、液氮流量为0.01 kg/s和蓄冷剂类型为水时,汽化器的蓄冷效率较佳。

低温液氮用系列缠绕管式换热器的研究与开发

论述了低温制冷领域内的低温液氮用系列缠绕管式换热器的研究开发现状及进展。举例说明一级回热三股流换热器、二级回热四股流换热器、三级回热五股流换热器以及多股流回热主换热器等多股流、多相流、低温高压交叉换热用低温液氮缠绕管式换热设备的基本设计方法及内部多股流换热工艺流程,阐述了不同制冷剂及不同用途的低温液氮用缠绕管式换热器和螺旋缠绕管束总体结构特征及工作原理。最后展望了低温液氮系列缠绕管式换热器的重要研究方向及需要进一步解决的关键科学问题。研究内容可为低温液氮领域内缠绕管式换热器的设计计算提供参考。

协同吸气式火箭发动机研究进展

协同吸气式火箭发动机(SABRE),因能充分利用大气层内的空气,具备良好的经济和技术可行性,是Skylon空天飞机的最佳动力方案。作为一款将吸气式与火箭式发动机高度集成的组合循环推进装置,SABRE在内部结构、热力循环及燃料利用等方面都有其独到之处。首先介绍了SABRE结构和工作循环过程,简述和归纳了氧化剂冷却燃烧室、推力补偿喷管、进气道和液氢燃料等关键技术;然后对发动机核心热交换技术,尤其是极具创新的预冷器的设计与制造作了详细分析;最后,总结了SABRE最新研究成果并对我国开展相关研究工作进行了展望。

液氮汽车的无霜换热器的数值分析

提出新型高效液氮汽车主换热器的数学模型 ,并对其传热特性进行动态模拟仿真 ,得到新型无霜换热器空气侧、氮气侧以及换热器管壁的温度分布 ,三者自身的温度分布 ,三者相互影响情况比较合理。氮气的出口温度为 2 93.0 5 K。与设计要求温度 2 93.15

关于液氯汽化用换热器的探讨

结合某单位液氯汽化工序使用的换热器,解读国家安监总局第75号以及氯碱工业协会(2010)协字第070号文,剖析列管换热器、套管换热器和釜式换热器的区别。

低温永磁波荡器过冷液氮冷却系统的设计

低温永磁波荡器(Cryogenic Permanent Magnet Undulator,CPMU)是目前插入件技术发展的主要方向之一,其利用一些永磁材料,如钕铁硼(Nd Fe B)或镨铁棚(Pr Fe B)的磁场性能在低温下明显高于室温的特性来提高波荡器性能和光源束流品质,工作温区为50-150 K,需要冷却系统的冷却。CPMU冷却系统主要包括过冷液氮冷却系统和磁体阵列冷却回路。本文介绍了上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)CPMU过冷液氮冷却系统的设计方案和设计参数,进行了系统主要热负载的分析;对冷却系统中关键设备之一的过冷换热器进行了设计,并计算分析了过冷氮流经CPMU冷却系统的全程阻力损失,为系统另一关键设备液氮泵的选型提供依据。对CPMU过冷液氮冷却系统进行的在线测试表明,该设计满足CPMU样机的冷却需求。

氧换热器在两相流条件下的压力脉动机理分析

氢氧液体火箭发动机氧换热器在研制过程中出现了压力脉动现象,影响了换热器的正常工作。以该型换热器为研究对象,将换热器分为燃气侧、汇总管、圆管等结构,进行了CFD仿真计算,与试验结果对比,修正了传热相关参数,建立了换热器理论计算模型用于参数计算;利用非线性方法分析试验数据,确定了该换热器为混沌系统;利用两相流分析与电路类比两种方法分别针对换热器进行了建模与计算,均捕捉到了相变下换热器内的压力脉动。结果表明:通过CFD仿真及试验修正后的参数用于计算换热器的稳态参数,具有较好的一致性;换热器出现压力脉动时,具有一定非线性特征,且压力脉动越大,非线性程度越高;该换热器出现压力脉动的原因为氧工况接近两相区,相变使得介质密度发生剧变。根据分析结果提出了提高换热器设计压力的改进措施,通过试验得到了有效验证。