热驱动薄膜式微型泵的效率研究

微型泵在生物化学分析、药物输送和芯片冷却等领域有广阔的应用前景。为了确定热驱动薄膜式微泵达到最大工作效率的工作条件,对泵的温度响应和振动响应进行数值模拟,分别得到五种加热功率下微泵的流率－频率曲线,效率－频率曲线以及微泵的最佳效率曲线。发现微泵的流率在4－5Hz达到最大,当加热功率大于2W时,微泵的流量不再显著增加;微泵在加热功率为1W时的效率最大,最佳工作条件是加热功率1W、加热频率5Hz,此时微泵的效率为32．54μl/min.W。     

脉冲式喷雾冷却传热性能实验研究

搭建了以水为工质的喷雾冷却系统,通过变频器调整工质喷雾周期和占空比,获取其传热性能变化规律,研究结果表明:当加热功率小于1 000 W时脉冲喷雾冷却系统存在最佳喷雾周期,当加热功率增至1 200 W喷雾冷却传热系数始终低于连续喷雾;随着加热功率增加不同占空比均对应最优工况,当占空比为0.5,加热功率1 000 W时,表面传热系数为4.02 W/(cm²·℃),比连续喷雾时增大了80.1%;随着占空比的减小,槽道表面传热系数呈现先增大后减小的趋势,而光滑表面呈现增大趋势;采用脉冲式喷雾时不仅可以缩短达到热平衡的时间而且工质量也有大幅度的减少,当喷雾流量为0.45 L/min,达到热平衡时占空比0.4工况比连续喷雾节省了80.9%的工质。     

斯特林型两级脉管制冷机的研制

介绍了斯特林型两级脉管制冷机的研发过程,设计并制造了1台采用对置的动磁式直线压缩机驱动的两级脉管制冷机.对制冷机系统进行了初步的试运行,试验表明直线压缩机可以正常工作,在充气压力1.6MPa、工作频率30Hz、输入电功率220W时,产生1.3左右的压比,由该压机驱动的二级脉管制冷机,第一级和第二级分别获得124K和45K的低温.     

行波热声发动机末端耦合方式研究

行波热声发动机可与各种声学负载耦合,在对耦合位置的研究基础上,进一步开展负载末端耦合时行波热声发动机的性能研究.同时改变直管谐振管内径和长度,使频率恒为67.7 Hz,保证发动机环路声功转换特性一致.研究表明,当谐振管内径为120 mm时,系统性能最好;以氦气为工质,在平均压力3 MPa、加热功率2 000 W、热端温...     

低温风洞电动推杆热防护结构设计及传热分析

为解决低温风洞中电动推杆的热防护问题,设计了使其能够在低温风洞高温工况(323 K)和低温工况(110 K)下正常工作的热防护结构。采用数值模拟方法校核了热防护结构强度及刚度,分析了电机发热功率,冷却气体流量和加热片加热功率等因素对推杆元件温度的影响。结果表明:低温风洞内压力达到极值0.35 MPa时,由厚度5 mm,材料S30408不锈钢制成的圆筒形热防护结构最大变形量为0.397 mm,最大应力为160.62 MPa;冷却气体流量大于等于0.005 kg/s时,高温和低温工况下电机最高温度均不大于418 K的允许工作温度;当加热功率达到500 W时,缸杆端部各考察截面温度均高于263 K;在高温工况和加热功率为500 W的低温工况下,冷却气体流量为0.005 5kg/s时,缸体、缸杆均能维持在263—313 K的工作温度,且高温工况最大温升与温差分别为3.62、2.81 K,低温工况最大温降与温差分别为4.94、6.82 K,满足温度稳定性与均匀性要求。     

单级G-M型同轴脉冲管制冷机实验

介绍了单级G-M型同轴脉冲管制冷机,双向进气方式采用两个方向相反的阀门并行布置.在压缩机输入功率为6 kW的条件下,该制冷机获得了18.1 K的无负荷最低制冷温度,这是目前单级G-M型同轴脉冲管制冷机所能达到的最低无负荷制冷温度,30 K 时的制冷量为12 W.     

电子芯片冷却用微型制冷系统实验研究

电子器件和芯片性能的提高带来电路及其芯片的散热问题日益突出,迫切需要开发研究高效的电子冷却系统,蒸汽压缩式制冷被认为是最具应用前景的制冷方式。针对一套用于电子冷却的微型蒸汽压缩制冷系统,在固定制冷负荷为101.4 W时,通过实验研究了制冷剂充注量和毛细管长度的不同匹配对系统压力、蒸发器侧的制冷效果、压缩机功耗及性能系数的影响关系。结果表明：增加充注量或减短毛细管长度都会导致蒸发压力升高,两热沉被冷却至平衡时的表面温度也升高,且压缩机功耗增大,系统性能系数下降。当充注量为120 g、毛细管长度为3 m时,实验系统的整体性能较好,两组热沉温度能维持在约12 ℃不变,压缩机功耗41 W,系统制冷COP能达到2.48。     

沉浸比对均流式多管导流型气泡泵性能的影响

气泡泵液体提升性能直接影响单压吸收式制冷系统的制冷性能。本文以带均流器的多管导流型气泡泵为研究对象,以水为工质,研究了不同加热功率下提升管沉浸比变化对气泡泵提升性能的影响。结果表明:在气泡泵开机运行较短时间内,随着沉浸比的提高,气泡泵总液体提升量逐渐减小,与加热功率为1 450 W、沉浸比为0.5时相比,当加热功率为1 250 W、沉浸比为0.3时,气泡泵总液体提升量提高3.04 kg;在长时间运行工况下,增加沉浸比能显著提高气泡泵提升性能。对于多管导流式气泡泵,增加均流器能有效优化气泡泵运行状况,提高气泡泵总液体提升量,并增大气泡泵提升效率。     

压电泵在CPU芯片液体冷却系统中的应用研究

计算机CPU芯片集成度和运算速度不断提高,芯片冷却问题成为该领域的重要研究课题.针对目前的技术水平,液体循环冷却作为成熟的、具有竞争力的实用技术之一,利用具有自吸性能的微小型多腔体串联压电泵构造CPU芯片液体冷却系统可减小系统体积、提高散热性能,符合计算机的发展方向;所用压电泵输出流量可达到1260mL/min,输出压力大于15kPa,自吸十牛能为5KPa,系统冷却测试结果表明:在环境温度25℃、发热功率120W时,该系统冷却平衡温度比风冷散热器低10℃,比热管冷却系统低6℃.     

多管气泡泵液体输送性能可视化实验

气泡泵提升管内气液两相流动特性直接影响工质提升性能。本文借助高速摄像仪观察了不同加热功率（400、600、800、1 000、1 200、1 400 W）下多管气泡泵中液体提升过程,并与单管气泡泵液体提升过程进行了对比。研究结果表明,对于多管气泡泵,液体提升总量与液体提升速率随加热功率的增大而提高,与加热功率为1200 W时相比,当加热功率为1400 W时,气泡泵液体提升总量提高了15.16 kg,液体提升速率提高了5.08 g/s;多管气泡泵中心位置提升管气泡数量较多,提升效果最好。对于单管气泡泵,当加热功率为400 W时,提升管数量的增加不能提高气泡泵液体提升性能;当加热功率为600~800 W时,多管与单管的气泡泵液体提升性能相差较小;当加热功率为1 000~1 400 W时,多管气泡泵的液体提升总量、最大提升速率和泵效率均比单管相应性能显著提高。     

光伏并网式家用空调系统性能的实验研究

针对目前的家用空调系统,本文设计了一种以太阳能光伏发电技术为基础,与国家电网并网,共同驱动空调工作的系统,称为光伏并网式家用空调系统。利用光伏发电技术,通过逆变器将太阳能提供的电力转变为220 V、50 Hz家用电源,实现与市电电网的并网,来共同驱动空调运行。利用焓差实验室,对光伏并网式家用空调系统在连接100 W、135 W和185 W不同功率太阳能电池板进行空调系统的性能实验。实验结果表明:光伏并网式空调系统能稳定驱动运行。在标准工况下,与常规家用空调系统相比,制冷模式下,光伏并网式空调系统的制冷功率分别减少52 W、78 W和104 W,能效比分别提高4.2%、5.5%和10.2%。制热模式下,光伏并网式空调系统的制热功率分别减少68 W、84 W和116 W,性能系数分别提高6.4%、8%和11%。这表明光伏并网式家用空调系统是可行的,还可以有效节能。     

Experimental study of a thermoacoustically-driven traveling wave thermoacoustic refrigerator

New configurations of traveling wave thermoacoustic refrigerators driven by a traveling wave thermoacoustic engine were introduced and tested in this paper. First, the performance of the refrigerator with different-diameter inertance tubes was investigated experimentally. Then, investigation of substituting a flexible membrane attached to inertial mass for inertance tube was tested. The experimental results show that the substitution could improve the efficiency of the system and lead to a larger cooling power. So far, using helium gas as the working gas, the system could provide 340 W cooling power at the temperature of −20 °C with working frequency of 57 Hz and average pressure of 3.0 MPa. The total COP, i.e., cooling power divided by heating power, is 0.16.     

Characterization of a 300 Hz thermoacoustically-driven pulse tube cooler

This article introduces our recent experimental advances on a 300 Hz pulse tube cooler driven by a thermoacoustic standing-wave engine. After some modifications on the engine, the integral system performance is improved, which leads to a better cooling performance of the high frequency pulse tube cooler compared with that in former reports. Cooling powers of the pulse tube cooler with different operating conditions have been measured in detail for the first time. So far, a lowest no-load temperature of 68 K and a maximum cooling power of 1.16 W at 80 K have been obtained with the mean pressure and the heating power being 4.1 MPa and 1 kW, respectively.     

Advances in a 300 Hz thermoacoustic cooler system working within liquid nitrogen temperature range

With the combined advantages of high reliability, compact size and low electromagnetic interference, a high frequency operating thermoacoustic cooler system, i.e. a pulse tube cooler driven by a thermoacoustic heat engine, is quite promising for space applications. This article introduced a high frequency standing-wave thermoacoustic heat engine-driven pulse tube cooler system working around 300 Hz with axial length being 1.2 m. To improve the thermal efficiency of such system, an optimization has been carried out, both analytically and experimentally, by observing the influence of the dimensions of the stack, the hot buffer length and the acoustic pressure amplifier tube length. So far, a no-load temperature of 68.3 K has been obtained with 4.0 MPa helium and 750 W heating power. With 500 W heating power, a no-load temperature of 76.9 K and 0.2 W cooling power at 80 K have been achieved. Compared with former reports, the performance has been improved.     

电动汽车空调热泵型涡旋压缩机结构分析

为了解决电动汽车空调系统冬季采暖问题,针对冬季空调工况下压缩机单级压比增大的运行特性,以涡旋压缩机制热性能系数为热力学优化目标函数,确定了制冷剂循环系统中的最佳补气压力,优化了涡旋压缩机静涡旋盘上的中间补气口的几何位置和形状,使其具备了准双级压缩功能。将研发的热泵型电动涡旋压缩机安装于电动汽车空调系统,利用空气焓差法对系统进行了制热、制冷性能实验。实验结果表明,静涡旋盘结构优化后的热泵型电动涡旋压缩机,其制热和制冷能力可以满足5人座电动汽车司乘人员的冬季和夏季舒适性要求,并且具有较高的制热和制冷性能系数,从而提升了汽车空调系统热泵循环和制冷循环的热经济性,达到了节能的目的。     

空气源热泵承压热水供应与全新风空调联供系统研究

针对华南地区某连锁酒店客房热水供应及该酒店商场空调需求,提出了空气源热泵承压热水供应与全新风空调联供系统方案,介绍了系统具体构成及关键部件的匹配设计计算方法,利用蓄热水罐、蓄冷风柜等蓄能装置和以PLC为核心的数据采集及控制手段,探讨了冷热需求不同步、冷热负荷不均衡的冷热联供固有局限问题的一种解决方案,并对实施的工程系统进行了全年性现场运行性能测试和分析调试。结果表明:该系统在可靠地满足该酒店热水供应的同时,又满足了该酒店商场夏季全新风降温空调的需求,该系统年平均综合能效比大于4.7,为空气源热泵冷热联供提供了一种工程实例。     

行波热声发动机驱动的脉管制冷机研究

通过改变热声发动机谐振直路长度,研究系统在不同工作频率下的性能.研究发现,在一定条件下降低频率可以显著改善脉管制冷机的性能.在工作压力为2.7 MPa,加热功率为2 350W,工作频率为45 Hz时,双向进气型单级脉管制冷机获得了80.9 K的最低制冷温度,这是目前用热声制冷方法获得的最低制冷温度.     

冷冻除湿机最优风量的试验分析

在名义工况下,对调温型除湿机的样机在水冷降温模式和一般升温模式下进行测试,分析风量对制冷量（或制热量）、除湿量、修正输入功率及单位输入功率除湿量的影响,认为存在一个最优风量（4 000m3/h）使得冷冻除湿机单位输入功率除湿量最大.     

(火积)分析在空调系统运行优化中的可行性研究

为优化空调系统运行,基于(火积)理论,本文提出空调系统(火积)增加极值原理,构建空调系统各部件(火积)损失率计算模型,并得到空调系统整体(火积)增加率计算模型。实验分别研究了在给定系统制冷量和给定系统输入功率条件下,空调系统在不同运行工况下的(火积)增加率,较好地验证了空调(火积)增加极值原理,并得到了空调系统最佳运行工况。结果表明:当系统制冷量为5 k W时,最佳运行工况为压缩机频率70 Hz,冷冻水流量0.6 kg/s,冷却水流量0.9 kg/s;当系统输入功率为2.8 k W时,最佳运行工况为压缩机频率97.9 Hz,冷冻水流量0.41 kg/s,冷却水流量1.00 kg/s。     

提升管管径对导流式气泡泵性能影响的理论与实验研究

基于两相流分相模型,构建气泡泵性能实验系统,以水为工质,对大气压下采用不同提升管内径的导流式气泡泵性能进行理论和实验研究。研究了加热功率100~650 W,沉浸比0.2~0.4,提升管内径7 mm、9 mm、11 mm、13mm、16 mm,提升管长600 mm工况下的气泡泵性能。结果表明,沉浸比的大小对液体提升量的多少起着关键作用;其他条件不变时,一定范围内提升管径的增加能够显著提升气泡泵的液体提升量,超过管径的临界值,效果相反,不但降低了液体提升量,气泡泵的效率也大幅减少,如加热功率300 W时,采用11 mm和16 mm管径的气泡泵液体提升量相差10.23 g/s,管径增加了5 mm,提升量减少了61.15%。