动力型两相平行流热管充注量及启停特性研究(1)

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1、万方数据第29卷第1期2014年3月青岛大学学报(工程技术版)JOURNALOFQINGDAOUNIVERSITY(E&T)V01．29No．1Mar．2013文章编号：1006—9798(2014)01—0047—05；DOI：10．133061．1006—9798．2014．01．010动力型两相平行流热管充注量及启停特性研究任杰，田晓亮，周温泉，刘瑞璨，王兆俊，王伟(青岛大学机电工程学院，山东青岛266071)摘要：为研究动力型两相流平行管式热管的充注量对传热性能的影响及该热管的启停特性，本文搭

2、建了热管空调实验台，分别在不同的充注量下对热管运行特性进行检测，并运用热成像仪对系统进行红外观测，在不同情况下，对热管系统进行多次启动和停止实验。实验结果表明，热管系统充注量在6．6～7．5kg时，即该热管系统总容量的55％～62．5％时，系统可以以两相流的形式稳定运行，而热管系统启动后，在很短的时间内会达到稳定状态，当溶液泵开启后，热管的换热量逐渐增加，大约在3rain后达到稳定状态，且保持下去；当溶液泵停止后，仍然具有自运行特性，而蒸发器内的热管工质继续发生相变换热，换热能力逐渐减小，此过程大约持

3、续6rain。该热管可以应用于空调的冷量及其他余热的回收，具有高效节能特性。该研究可以有效地指导该类热管在空调中的节能效应。关键词：动力型；两相；平行流；热成像仪；充注量；启停中图分类号：TKl24；TKl72．4文献标识码：A热管是一种新型的具有高导热性能的传热元件，它利用工质的相变吸收、释放汽化潜热以及工质的流动传递热量。1944年，R．S．Gaugler[】o提出了热管的工作原理，但当时并未引起人们的关注；由于航天技术的需要，1964年，G．M．Grover等人[2]发明了这种新型传热元件。至今

4、为止，热管已发展演变为整体式热管、毛细泵热管、回路热管[3]和分离式热管等多种形式。其中，分离式热管由于蒸发段与冷凝段的分离，使其具有普通热管所不具备的优点而越来越得到人们的重视n]。热管除了具有高效的节能性之外，应用范围非常广泛，可以用在余热回收、空调冷量回收等场合。常规的热管通常采用竖直布管，热管工质从底部进入热管蒸发段进行吸热蒸发，热管工质蒸汽由下而上汇集到冷凝段。而溶液泵口3驱动的两相流平行管式热管打破了常规热管的局限，采用由下而上分为多路的水平布管，热管工质从每一路管路最下面的水平管进入蒸发

5、段，由最上面的水平管汇集到冷凝段。此外，由于溶液泵为热管系统提供动力，热管工质在管路内的循环加快，使从蒸发段内排出的高速热管工质蒸汽携带一定质量的液体工质，这就形成了两相流。目前，国内外对动力型两相流热管的研究并不多，刘杰等人[63研究了机械泵两相流冷却系统，但该研究在空调系统中并未得到广泛应用。近年来，本课题组主要致力于能量输运及高效节能技术的研究，已经开发出双向双循环热管能量输运系统[7]、垂直方向远距离冷热能量输运系统[81和热管冷量回收节能空调系统嗍等充分利用热管的系统，而本文研究的动力型两相

6、流平行管式热管就是在以上基础上加以优化，保留了分离式热管原有的特征(加上溶液泵)，并对热管的管路进行了改进，使热管性能有了较大的提升。该研究为空调系统的高效节能提供了理论依据。1实验装置为了验证两相流平行管式热管的特性，本课题组搭建了实验台，实验台示意图如图1所示。实验装置包括：热管机组、制冷机组、PLC控制系统和通风风机。热泵机组主要为热管运行提供驱动温差，控制系收稹日期：2013—06—29作者简介：任杰(1988一)，男，山东乳山人，硕士研究生，主要研究方向为高效节能技术。通讯作者：田晓亮(19

7、63一)，男，山西太原人，教授，主要研究方向为高效节能技术。Email：txl6666@163．com万方数据48青岛大学学报(工程技术版)第29卷统主要负责采集各温度点的温度参数，并根据热管运行所需要的温差控制制冷机组的运行工况。热管机组是由热管蒸发端、热管冷凝端和溶液泵组成。蒸发端和冷凝端采用规格相同的套片管式空气换热器，具体参数为：迎风面积1．45m2，管径7mm，管间距20mm，翅片厚度0．1mm，翅片间距2mm。换热器为套片管双排布置，蒸发端与冷凝端通过溶液泵与连接管相连接。制冷机组的蒸发器

8、采用与热管相同的形式与尺寸布置在热管的蒸发端与冷凝端之间，压缩机采用变频控制，可以为热管运行提供0～25℃的驱动温差。热管与制冷机组的换热器布置在同一风道内，大风机安装在风道最前沿，功率图1实验台示意图为7．5kW，通过变频调节可实现风量从o～20000m3／h的变化，为热管运行提供不同风量的工况。本实验装置的测温元件为PTl00铂电阻，测温点分别布置在热管蒸发端前、热管蒸发端后、热管冷凝端前、热管冷凝端后。测温点均匀地布置在换热器的前后，并通过数据线连