分离式热管在机房空调系统中应用研究进展

介绍了分离式热管应用于数据机房空调系统的工作原理和技术特征,分析了充液率、高度差和温差等因素对分离式热管传热性能的影响,以及分离式热管与常规空调复合使用节能性的研究现状。目前,分离式热管系统提供的冷量只是对机房内的环境进行降温,不能对机房内发热设备直接降温,降低了冷量利用效率。针对这种情况,可以把微通道热管换热器置入发热设备内部,直接对发热设备进行降温。通过这种改进空调设备、优化气流组织的节能方法与手段,达到更加节能的目的。     

数据机房用热管复合式空调节能性试验研究

为改进现有数据中心制冷空调系统耗能大、运行成本高等不足,设计了一套分离式热管与蒸气压缩式空调复合使用的机房空调系统,试验研究了其在不同环境温度下的制冷量和能效比,并对该复合空调系统节能性进行了分析。试验结果表明:当室外侧环境温度为7℃时,分离式热管制冷量达到最大值4575W,EER高达17.99。因此在冬季或春秋过度季节,仅运行热管工况,就可以满足机房制冷需求。综合全年空调运行工况分析,在哈尔滨、北京和广州地区全年分别至少有67%、52%和19%的时间不需要开启压缩机制冷,这可以大大降低机房制冷系统的能耗。     

数据中心空调系统节能降耗研究进展

介绍了数据中心空调系统负荷特性和能耗现状,分析了包括风冷直接膨胀式、水冷直接膨胀式、冷冻水型机房空调等常规机房空调机组的适用情况,论述了目前重点的研究方向即气流组织优化、局部热点消除与液体冷却以及自然冷量利用三方面的研究进展。进一步,综述了热管式机房空调、分离式热管型空调系统(SHP)、分离式热管结合分体式空调系统的研究进展和最新的研究成果。     

动力型分离式热管蓄能装置的数值模拟

为了研究动力型分离式热管蓄能装置中相变材料(PCM)的蓄能和释能过程中的传热情况,进行了热管蓄能装置蓄能和释能过程的数值模拟。建立了动力型热管蓄能装置蓄能及释能过程的物理模型,采用Solidification/Melting模型对热管内部的蓄能和释能过程进行了数值模拟分析,得到了动力型分离式热管稳定运行时的温度分布和液相率分布,并探讨了蓄能和释能过程所用的时间以及PCM在各个时间节点的温度值,计算结果与实验结果的对比表明两者吻合性较好。     

高性能计算机用热管复合制冷系统设计研究

根据高性能计算机全天候温控的需要,提出了综合应用蒸气压缩和动力型分离式热管制冷技术的复合冷源方案。在冬季及春、秋过渡的低温季节,运行热管循环不仅大幅降低环控装置的能耗,而且可以避免在低温环境运行压缩式制冷易发生的冷启动、回油润滑等问题。提出了蒸气压缩制冷、蒸气压缩/热管复合制冷和热管制冷的分区工作模式,引入复合制冷模式有效拓宽了热管运行温区,大幅提高了制冷系统的综合COP。模拟分析了在北京地区应用热管复合制冷技术的节能性能,相比常规的压缩制冷节能率高达40%。研究表明:热管复合制冷系统具有显著的节能减排优势,特别适用于全天候工作的机房、基站等高热密度电子集成系统的温控。     

采用微通道换热器的分离式热管空调性能的试验研究

设计了基于微通道换热器的分离式热管空调系统,针对充液率、室内外温差以及冷凝器布置方式对空调性能的影响进行了试验研究。结果表明:高充液率和低充液率均会使分离式热管空调换热性能降低,系统最佳充液率为110%左右;室内外温差对分离式热管空调性能的影响显著,传热量随着温差的增大而增大,分离式热管空调传热量在20℃温差时比8℃温差时增加了348%;微通道冷凝器垂直布置时比平行布置时空调系统的充注量小,制冷量大。     

非相邻冷热源间强化传热新技术--热环的研究

热环是泵或风机驱动的动力型分离式热管的简称,它为解决非相邻冷热源间的强化传热问题提供了一种较理想的解决办法。本文对热环的循环工质、驱动方式、性能系数进行了初步理论分析,并对气相驱动方案进行了验证性实验。最后,对热环与非分离式热管、重力型分离式热管、水回路方法在非相邻冷热源间热量传递中的应用特点进行了比较分析     

分离式热管蒸气压缩复合式空调的实验研究

因为基站机房内部的热流密度非常高,需要空调全年运行,导致用电量很大。为此,设计了一套分离式重力热管蒸气压缩复合式空调。它可以根据机房的工况在热管模式、空调模式和热管空调复合模式之间自由切换,从而降低系统的全年总能耗。实验结果表明:在室外温度为15℃、进风温度为35℃时,新系统制冷量达18.5kW,能效比为4.4;当室外温度为15℃、进风温度为25℃时,制冷量达14.6kW,能效比为3.5;与传统的空调相比,新系统的年节能率在20%到55%之间。     

数据机房热管背板系统极端工况研究

热管背板系统在数据机房的散热领域中具有广泛的应用前景。本文主要通过实验对热管背板系统散热性能进行研究,分析背板的进风温度与风量对换热量的影响。对机房的温度场进行模拟分析,结果显示,当热管正常工作时,机房空间温度分布均匀;当机房处于部分热管发生故障的极端工况时,受故障热管的影响,机房运行温度上升,引起部分机柜进风温度超标。采用增大风量的方法来应对极端工况并分析该方法的局限性。     

半导体冰箱热管及变工况控制的研究

详细阐述了分离式热管散热方式和变工况控制半导体制冷片运行参数在半导体冰箱中的应用,并对分离式重力热管散热、半导体冰箱变工况控制与冰箱的制作进行了探讨。实验表明:该冰箱的制冷效率有了较大的提高,实现了整机的高效节能效果。     

热管与蒸气压缩式复合机房空调系统实验研究

搭建了高效利用室外环境空气冷能的分离式热管与蒸气压缩式复合机房空调系统实验台,对系统在热管工况和蒸气压缩式工况的性能进行了实验研究。结果表明:复合空调系统在热管工况下换热量随换热温差、高差、风量的增大而增大;当换热温差进风温差从11.6℃增加到17.4℃,换热量增加了14.4%;风量由2937.4m3/h增加到4196.3m3/h,换热量增加了5.4%;高差由1.1m增大到2.0m,换热量增加了8.3%;该系统的最佳制冷剂充注量为5.4kg。该系统在蒸气压缩式制冷工况下也具有良好的运行效果,且可实现两种模式的灵活切换,表明该复合空调系统是一种的高效可靠机房空调系统。     

平板热管-PCM复合动力电池散热系统性能研究

电池在运行过程中产生大量热,对其性能和寿命均造成影响,本文针对多个并联电池组进行散热研究,在保证高散热功率的同时兼顾对电池组温差的控制.文中基于平板热管设计了两种热管理系统:平板热管散热系统,平板热管与相变材料(PCM)复合的散热系统.在3 C高工作电流下,平板热管散热系统可以保证电池组内最高温度为308.99 K,最...     

自保护控温回路重力热管的特性研究

本文针对换热过程中需要实现高温高压保护和热汇温度控制的问题,提出了一种自保护控温回路重力热管.通过对其运行过程进行动态模拟,揭示了该热管的运行特性,指出该热管具有可靠的高温高压自保护性能,给出了该热管的几个重要参数指标.同时,还研究了基于该热管的太阳能热水系统,证实该热管的引入能实现水箱温度的限位控制.     

分离式螺旋热管在蓄冷系统的换热特性分析

阐述了分离式螺旋热管的换热特性,并提出了将螺旋热管应用于蓄冷系统的新方案。建立了分离式螺旋热管的换热模型,分析了热流密度、充液率以及几何尺寸对螺旋热管管内换热的影响,为螺旋热管结构的优化以及在蓄冷系统的应用提供了理论依据。     

基于自然冷却的数据中心空调节能和经济性研究

绿色数据中心建设的关键之一是机房空调系统的节能设计和运行管理。建立了直膨式、双冷源冷水和热管复合式三类风冷空调系统的能效模型,依据广州、上海、北京和哈尔滨四个地区的气象数据,设定相同的空调负荷和回风参数,对三类空调的年均能效(AEER)进行对比分析,由南至北随着年均气温降低其AEER逐渐提高,分别为4.00~4.38、4.02~7.06、4.24~8.14,相比前二类空调系统,热管复合式的节能率分别提高5.6%~46%和5.0%~13.3%;应用技术经济评价方法,计算了三类机房空调系统在上述四个地区的动态费用年值,对比显示热管复合式空调系统的费用年值分别降低2.1%~39%和3.5%~9.7%。     

数据机房热管空调系统的实验研究

结合数据机房环境的特点,选取R22和R134a为工质,实验研究了数据机房热管空调系统的换热性能和工质的最佳充液率。结果表明,热管空调系统具有工作温差小、制冷能效比高的特点,随着热负荷的升高,所需排热温差逐渐增大;对比实验发现,工质为R22时空调系统的平均换热能力比R134a为工质时高19.2%,而两种工质的最佳充液率均为80%左右。通过对热管回路中工质温度分布的测量与分析,阐明了充液率过大或过小引起系统换热性能下降的原因。     

平板式mLHP的仿真与实验研究

环路热管是一种靠蒸发器的毛细芯产生毛细力来驱动回路运行,利用工质相变来传递热量的高效传热装置.本文研制了一套不锈钢外壳,以氨为工质的小型平板式环路热管(mLHP),并着重研究其在不同热负荷条件下启动特性及变工况条件下的稳定运行特征,通过对平板 mLHP 运行机制理论分析,建立了合理的数学物理模型,实现了对整个系统动态仿真.实验结果表明,小型平板式 mLHP 可以在不同热流密度下快速启动,并具有良好的适应变热负荷能力.实现了平板式 mLHP 系统中各个主要节点的压力、温度和流量的动态仿真,与实验数据对比,仿真结果和实验数据吻合较好,加深了对 LHP 系统运行机理的理解.通过实验和动态仿真结果对系统结构进行优化,为应用在电子器件散热的高效率平板式 mLHP 系统的设计与优化提供依据.     

热管喷射式空调系统中喷射器的研究

利用热管和喷射器复合所组成的空调系统是一种可利用太阳能和备类余热的无泵型新型空调系统。该系统利用喷射器代替压缩机,利用热管内的毛细芯实现工质循环。本文分析了喷射器的流动特性,采用一个简化的一维模型计算了喷射器的喷射系数。设计了一种专用的小型内置式喷射器,对一太阳能热管喷射式空调系统的制冷特性和性能系数进行了数值模拟。模拟计算表明,喷射器的结构和运行特性对热管喷射式制冷系统的性能有明显的影响。     

两级烟气废热热管溴化锂制冷机稳态仿真

利用热管废热溴化锂制冷机不仅能够回收工业过程的大量废热、余热,而且可以提高整个工业系统的能源利用效率。针对两级烟气废热热管溴化锂吸收式制冷机,编写了溴化锂制冷机的设计计算程序和变工况的仿真计算程序,主要研究外界参数变化对系统性能的影响,其结果与理论分析能较好得吻合。对溴化锂制冷机的设计及操作运行、控制调节等具有一定的指导意义。     

基于ARM和物联网技术的TVOC监测系统的设计

针对化工企业TVOC(总挥发性有机化合物)的排放点多、环境潮湿、布线困难、甚至要求防爆等特点,特设计了智能TVOC实时监测系统,以STM32处理器为核心实现环境气体的抽取、水气分离、传感器的数据采集、自校等控制;为了实现远程监测并减少流量费用,在每个厂区以无线传输技术实现数据的汇聚,并以GPRS技术实现与多个中心平台对接;经现场长期运行,检测误差小于0.3%,数据接收率达到99.96%以上,系统运行稳定可靠,为大气监测和治理起到重要作用。