三氯化磷合成穿孔百叶窗翅片微通道反应设备数值模拟研究

针对三氯化磷工艺氯化反应的温度控制问题,通过计算流体力学方法,设计了一种新型的穿孔百叶窗翅片导热结构,并分析了开孔尺寸与排列方式对穿孔百叶窗翅片热工水力特性的影响。结果表明:开孔尺寸与穿孔百叶窗翅片热工水力特性正相关,而孔排列方式的影响较小。具有最大孔尺寸的穿孔百叶窗翅片表现出较好的综合性能,在雷诺数191~476范围内,其综合性能因子较常规百叶窗翅片平均提升4.9%。

碳基高导热材料及其在航天器上的应用

在分析航天器对于高导热材料的需求及应用特点的基础上,将碳基导热材料分为高导热石墨扩热板和高导热柔性石墨膜,总结了其在航天器上的典型应用场景。高导热柔性石墨膜可用于复杂结构等温化设计、柔性热传输等,高导热石墨扩热板可用于大功率元器件或设备扩热与传输。针对现有柔性导热材料柔韧性差、尺寸小、厚度薄等应用瓶颈,采用固相发泡技术制备石墨气泡,再通过机械辊压将其压制成表面含“褶皱”的石墨膜,利用热塑性加工技术,研制了热导率优于750 W/(m·K)的亚毫米级厚的高导热柔性石墨膜,将抗拉强度由6 MPa提高至20 MPa,厚度由几十微米提高至亚毫米级,同时使其尺寸可延展,将其应用于航天器大型载荷安装结构,温度梯度由8.9℃减小到2.5℃,可有效提高航天器低热导率结构件的等效热导率;采用高温热压技术制备高导热石墨基材,并通过磁控溅射的方式在石墨表面完整沉积金属镀层,解决了表面掉黑的问题,成功应用于某卫星固态存储器大功率器件散热。

单自由度太阳帆板极月轨道月球卫星的初步热分析与热设计

对国外极月轨道月球卫星的热设计进行了概述,并以一个极月轨道月球卫星为例,介绍了采用单自由度太阳帆板技术的某极月轨道月球卫星.针对该卫星,对其奔月飞行和在极月轨道上环月运行时的外热流与空间散热问题进行分析,根据分析结果,初步提出了该卫星的热设计方案,重点对有效载荷热控问题, ±y侧仪器设备的热控问题,以及热控百叶窗的应用技术等进行了描述.

基于熵权法的光热耦合综合能耗的百叶外遮阳控制策略

为探究百叶外遮阳控制策略对室内光环境、热环境及综合能耗3个方面的综合影响,采用熵权法建立光热耦合综合能耗的评价模型,利用EnergyPlus软件模拟青岛某办公建筑夏季不同百叶外遮阳角度下的光热环境及能耗,利用评价模型对光环境、热环境及综合能耗进行综合评分,最终确定最合适的百叶外遮阳角度。研究结果表明,该百叶外遮阳控制策略不仅可改善室内人员的光、热舒适状况,还能节约室内综合能耗,可为百叶外遮阳控制策略的研究提供参考。

建筑凹槽中室外机安装条件对散热影响的实验研究

以焓差实验室为平台,以建筑凹槽内某型号室外机为研究对象,通过实验研究分体式空调室外机在不同安装位置和不同凹槽封闭百叶形式下的周围热环境及空调器的EER.实验结果表明:该型号室外机和墙体之间的间距应大于80 mm,随着两者间距的增大,空调器的散热量、制冷量和EER也随之升高;室外机排风扇距百叶300 mm左右时,系统运行状况最佳;百叶开度为30°左右时,空调散热效果最好,同时随着百叶间距的增大,空调散热效果增强.

不同布置形式百页窗翅片通道热力性能的试验研究

本文以空气为介质，对四组百页窗式翅片通道的传热特性和流动阻力进行了试验研究。四组试验件的几何尺寸相同，只是翅片上百页窗的开窗段不同，分别是３ｍｍ、 ６．５ ｍｍ、前３ｍｍ后 ６．５ ｍｍ及各组开窗段间距交替为 ３ ｍｍ与 ６．５ ｍｍ。传热试验得出的四种试验通道 Ｎｕ～ Ｒｅ关系相同，而阻力则以开窗段间距 ３ ｍｍ的为最低。

翅窗间距比对管带式散热器综合性能的影响

为评价散热器的综合性能，对空气流经不同翅窗间距比（Fp／Lp）的百叶窗翅片的流动传热进行数值模拟。首先，得到翅窗间距比与翅片热力性能之间的变化规律：Fp／Lp=0．8～1．1时，传热因子j随Fp／Lp增大而减小；Fp／Lp=1．1～1．2时，j随比值的增大而增大；Fp／Lp〉1．2时，j随比值增大而减小；阻力因子厂则随Fp／Lp增大而减小。同耗材热力性能评价因子j／f1/3先随Fp／Lp增大而增大，在Fp／Lp=1．3处达到最大值，随后略有下降。为反映由散热器紧凑性变化导致的体积变化，引入同体积热力性能评价因子FNTU／f1/3，结果发现：与评价因子j／f1/3不同，FNTU／f1/3随Fp／Lp增大而减小，Fp／Lp〉1．2时则有小幅回升。最后，为了综合评价散热器性能，提出权衡系数叼来体现各个比值的优势，可由此根据实际需求选择翅窗间距比。

阶梯型百叶窗翅片的热力性能分析

针对阶梯型百叶窗和百叶窗翅片分别建立三维模型，通过数值模拟方法得到两类翅片流动传热单元内的空气流场、温度场与压力场分布，据此比较分析二者的热力性能差异．结果表明：阶梯型百叶窗翅片的传热因子j和摩擦因子f均高于普通百叶窗翅片，雷诺数Re在558～2510范围内，前者j因子较后者高出29．8％～18．6％,f因子增加39．7％～58．9％；雷诺数较低时，阶梯型百叶窗翅片的热力性能指标j／f^1/3力高出百叶窗翅片最高达16％；雷诺数高于2232时，二者的差别则低于3．2％；阶梯型百叶窗翅片在低雷诺数条件下热力性能提高明显，对于较高的雷诺数，其优势减弱显著．

微热控百叶窗驱动器的分析与模拟

提出一种适合微小卫星的微热控百叶窗驱动器,利用热电制冷片作为温控装置,利用高膨胀系数的金属作为活动部件,实现热控百叶窗的开合。建立了该驱动器的一维和二维物理数学模型,并利用有限元软件ANSYS对其工作过程进行了数值模拟。获得了其基本的性能特性。研究结果表明,与直接电加热双金属驱动元件相比,不同输入功率下,该新型驱动器的变形量分别为双金属的2．5-10倍,同时动作频率约为双金属的20倍左右。

翅片管式油冷器结构优化与热力性能分析

为了提升翅片管式油冷器的热力性能,提出椭圆管外敷设复合翅片(百叶窗叠加矩形小翼涡流发生器)的优化方法.基于k-ε湍流模型,通过三维数值模拟得到原翅片管、复合翅片管管外的速度、温度、压力分布等,运用综合评价因子JF比较原翅片管与复合翅片管的热力性能.结果表明:雷诺数Re在550~2100时,复合翅片管的传热因子j、摩擦因子f均高于原翅片管;j因子提高1.64~1.79倍,f因子的增幅达1.69~1.71倍.比较JF因子可见,复合翅片管的JF因子提高37.8%~49.6%,Re数较低时,增幅较大,Re数较高时,增幅较小;复合翅片管的热力性能优于原翅片管结构.

空间用辐射式热控百叶窗的设计

在航天工业中,空间用百叶窗作为卫星的一种高效温度控制装置已经获得了广泛的认可。介绍了该系统的工作原理,详细描述了结构设计以及功能的实现,并对热控百叶窗模型进行性能分析。空间用百叶窗的有效温度控制是通过可转动叶片覆盖于辐射基板之上以改变有效辐射面积来调整辐射热量的方式实现的。本文设计的热控百叶窗作为星载超高光谱分辨率红外光谱仪的温控系统的一部分,旨在实现其外围温控。

带遮阳百叶热通道幕墙的热工数学模型

介绍了带遮阳百叶的热通道玻璃幕墙的简单数学模型。该幕墙由外侧单层玻璃幕墙和内侧中空玻璃幕墙组成热通道,通道中内置遮阳百叶以减少太阳能透射得热。在夏热地区,空气在通道中被太阳辐射加热,处于自然通风状态之下。列出了稳态条件下系统的热平衡方程,通过线性矩阵求解了太阳辐射和外界环境温度分别改变时,两个玻璃和通道内两个空气层及百叶的平均温度。计算模拟表明,内置遮阳百叶的热通道幕墙的内层中空玻璃的外表面温度较传统单层幕墙的表面温度有明显降低;与无遮阳百叶的热通道幕墙相比,室内透射得热量有很大减少,传热系数也比中空玻璃和无遮阳百叶的热通道幕墙有显著降低。

来流方向对百叶窗翅片‒后扩型涡产生器热工水力性能的影响

为改善百叶窗翅片-扁管式热交换器(LFHE)的热工水力性能,将后扩型涡产生器(CFDVG)布置于LFHE冷却管表面,得到百叶窗翅片-后扩型涡产生器(LF-CFDVG)。考虑到主动进气格栅(AGS)的使用将引起热交换器芯部空气来流方向的改变,进一步研究了空气速度为3 m/s时来流方向对LF-CFDVG热工水力性能的影响。结果表明:受CFDVG出现后最小自由流面积减小、空气流速增大而导致的摩擦阻力增加以及CFDVG引起的压差阻力增大的影响,LF-CFDVG的压降Δp总是大于未布置CFDVG的LFHE(Baseline)。在来流方向角γ由0°增加到30°的过程中,受空气流速减小的影响,Baseline和LF-CFDVG中的压降Δp均减小,因此增加γ可降低空气流动阻力。与此同时,在CFDVG诱导形成的纵向涡输送的高速、低温主流对CFDVG间冷却管壁的冲击下,相较于Baseline,LF-CFDVG的对流换热能力显著增强。在γ由0°增加到30°的过程中,受空气流速及纵向涡强度、尺度减小的影响,Baseline和LF-CFDVG中的对流换热系数均减小,因此增加γ有损于换热能力。另外,在γ由0°增加到30°的过程中,LF-CFDVG的综合性能不断降低,因此增加γ不利于综合性能的改善。

百叶窗热性能优化设计研究

对航天器上热控百叶窗进行了优化设计。建立了百叶窗热性能的理论分析模型,讨论了设计时底板与叶片发射率等主要参数对百叶窗热性能的影响。确定了热控优化设计的原则,对不同设计方案和百叶窗结构进行了优化,给出了高性能热控方案。研究结果对热控百叶窗设计有一定的指导意义。

空气换热式微热管阵列梯级相变蓄热装置的蓄放热性能

可再生能源例如太阳能等,是实现碳达峰、碳中和目标的重要能源形式,但其存在间歇性与不规律性等问题。将相变蓄能技术与可再生能源结合可以利用相变蓄能技术提高系统的稳定性。提出微热管阵列梯级相变蓄热系统,以空气为换热流体,以52#石蜡和月桂酸作为梯级蓄热的两种相变材料,研究梯级蓄热装置在换热流体不同进口温度、不同流量下的蓄热特性。结果显示,该装置在较大的填充率下缩短了蓄放热时间,完成蓄热过程所需时间与单级蓄热装置相比缩短了43.75%。换热流体进口温度对梯级蓄热系统传热性能有较大影响。梯级蓄热装置的蓄热效率和放热效率分别为88.9%和76.8%。蓄热过程中,梯级蓄热装置蓄热器1和蓄热器2的平均有效性分别为0.51和0.45。

Study on Design and Fabrication of Micro Thermal Control Louvers

A micro thermal control device with polyimide based micro louver was proposed.The device structure was designed,the actuation voltage was analyzed theoretically and fabrication process was described.The micro louver prototype was fabricated using UV laser micromachining,electrochemistry etch and magnetron sputtering deposition technologies.The main parameters were tested and results were presented.

某商业建筑凹槽空调室外机热环境CFD分析与优化

利用CFD计算软件对某商业建筑室外机凹槽的热环境进行了数值模拟,结合理论计算结果,对比分析了不同室外机外百叶间距和百叶倾角对凹槽内室外机的热环境的影响。结果表明,当百叶间距增大到80mm时,可以基本消除室外机外百叶对空调出口气流的阻碍影响。同时,为了减少走廊下垂墙壁对气流的阻碍效果,室外机外百叶的下倾角应控制在10°左右。

冷侧进气方向及速度对空冷中冷器性能影响研究

为探究冷侧进气方向与速度对空冷中冷器热工水力性能的影响,基于实验测试,使用计算流体力学方法分析不同冷侧进气方向β及速度v对空冷中冷器热工水力性能的影响。结果表明:同一β时,随v的增加,摩擦因子f不断减小,而努塞特数Nu和性能评价准则PEC却在不断增加;同一进气速度v时,随β的增加,f不断减小,Nu和PEC却在不断增加,但当进气方向β>60°之后,f、Nu和PEC的变化不再明显,相较于同速度下进气方向为90°时的对应值,变化范围分别小于6.5%、5%和7%。

基于CFD模拟的酒店客房空调风口优化设计研究

五星级酒店客房内空调风口形式设计和选择对人员活动区的热舒适至关重要,为对比分析传统普通百叶送风口和新型条形送风口的差异,建立客房内空气流动数值模型,基于CFD模拟计算相同条件两种送风口形式下室内的温度场和流场,并优化研究条形风口的夏季送风角度。结果表明,条形送风口下人员活动区风速约0.2 m/s~0.3 m/s,温度约21.3℃~23.6℃,温度标准偏差为0.553℃,在试验范围内有效吹风温度全部在-1.7~+1.1限值内,空气分布特性指标为100%,温度场和流场相对普通百叶风口下更均匀,热舒适度更高。同时,优化结果表明条形风口在30°送风角度下,人员活动区的平均温度为20.8℃,最大流速为0.4 m/s,温度和速度相对0°和60°送风角度下均较低,热舒适性更高。

不同倾角金属百叶对屋顶遮阳的隔热降温实验研究

屋顶遮阳是实现屋面隔热及降温最为简便有效的途径。金属百叶用于屋面遮阳,具有重量轻、安装方便、通风好、散热快等优点。为了探索不同倾角金属百叶对屋顶遮阳的隔热及降温效果,本文首先搭建混凝土屋面实验小室,并用镀锌铁皮制作百叶,然后在典型夏季气候下,对比测试了不同倾角金属百叶遮阳对屋面温度平均值及振幅值降低的影响。研究结果:1)屋顶金属百叶遮阳不仅能降低屋面温度平均值,而且能大幅度降低其振幅值,其遮阳降温效果与百叶倾角有关;2)综合考虑金属百叶遮阳对屋面得热及散热影响,百叶倾角在20°左右较为适宜;3)金属百叶遮阳存在叶片下表面温度高于上表面温度现象,随着百叶倾角减小,这种现象更加明显。