最新刊期
      2019年第40卷第4期
      • 薛连政, 马国远, 周峰, 李富平, 晏祥慧, 姜明健
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.001
        摘要：为了将气泵驱动冷却机组更好地应用于数据中心，本文对自行设计的气泵驱动冷却机组在北京地区某小型数据中心的运行性能进行研究，通过对其实际运行情况监测，分析了机组的工作特性，拟合出工作特性曲线。结果表明：机组换热量随室内外温差的增大而增大，当室内外温差为11℃时，换热量约为10.4 kW，室内外温差达到23 ℃时，换热量约为13.6 kW；气泵功率随室内外温差的增大而减小，当室内外温差为11、23 ℃时，气泵功率分别为1 300、810 W。当室外温度为﹣3.7 ℃，室内外温差为23 ℃时，机组的换热量为13.6 kW，EER可达10.40。当室外温度低于15 ℃时，采用此机组对数据中心机房进行散热能够满足室内负荷要求，与采用原空调散热相比全年节省电量6 842.24 kW?h，全年节能率约为25.78%。  
        关键词：数据中心;气泵;自然冷却;能效比   
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        发布时间：2024-07-18
      • 鞠培玲, 庄大伟, 詹飞龙, 丁国良, 唐家俊
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.010
        摘要：为研究长期积尘对空调室外机性能衰减的影响，需要对空调室外换热器进行加速实验。本文提出了换热器加速测试方法，采用在高粉尘浓度环境下短时间积尘来模拟实际空调在低粉尘浓度下长期运行时的积尘效果，从而加快换热器的积尘进程以达到加速测试的目的。基于上述方法搭建了换热器加速测试实验台，对具有不同翅片结构与管排数的3种换热器样件进行2~10 h的加速积尘测试，预测其在室外运行1~5年后的性能衰减效果。测试结果表明：空调换热器使用5年后，1排管波纹翅片换热器、2排管波纹翅片换热器和2排管平直翅片换热器的压降增幅分别为21.8%、29.5%和25.0%，换热量衰减率分别为11.2%、19.3%和18.0%。  
        关键词：换热器;粉尘沉积;性能衰减;加速实验;空气侧压降;换热量   
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      • 马安娜, 马国远, 王磊, 周峰, 姜明健, 晏祥慧
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.017
        摘要：为了提高大温差工况下空气源热泵系统的性能，本文提出一种三重回路空气源热泵系统的方案，并以回收建筑空调排风能量为基础，搭建了三重回路系统性能测试平台，实验测试了单回路与三重回路热泵系统在冬、夏季不同室外温度工况下的性能。结果表明：无论冬、夏季工况，三重回路系统在各工况下的整体性能均明显高于单回路系统，且随室内外温差的增大，三重回路系统可明显改善传统空气源热泵存在的压比过大、系统性能急剧降低等问题。冬季工况下，三重回路系统COP的增长率可达1.88，室内外温差为40 ℃时，三重回路比单回路COP提高54.8%；夏季工况下，三重回路COP增长率可达89.8%，室内外温差为13 ℃时，三重回路比单回路COP提高74.6%。  
        关键词：空气源热泵;排风热回收;三回路系统;COP   
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      • 曲明璐, 张娆, 张童瑶, 李天瑞
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.023
        摘要：本文研究了复叠式空气源热泵在相变蓄能除霜过程中，除霜能量的来源和能耗的分配。通过选取室外温度-9 ℃，相对湿度85%，结霜量为1.5 kg的工况进行相变蓄能除霜能耗实验研究，结果表明：除霜能量主要用于融化霜层、蒸发壁面滞留水、加热室外换热器盘管、与室外空气的热交换以及加热融化水，各部分占比分别为15.7%，15.0%，23.4%，38.0%和7.9%。除霜过程中，除霜能量主要来自蓄热器向低温级释放的热量、除霜前储存在系统中的热量以及低温级压缩机提供的热量，各部分占比分别为45.2%，30.4%，24.4%。  
        关键词：除霜能耗;空气源热泵;复叠式循环;蓄热器   
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      • 代宝民, 剧成成, 粱梦桃, 刘圣春, 孙志利, 齐海峰, 马一太
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.029
        摘要：采用蒸气压缩循环进行过冷，可改善传统跨临界CO2热泵系统用于冬季供暖的性能。本文通过构建机械过冷跨临界CO2热泵系统的热力模型，分析了机械过冷跨临界CO2热泵系统供暖工况下的运行特性，结果表明：机械过冷CO2热泵系统存在最大COP，对应最优排气压力和过冷度，标准工况下比常规CO2系统能效提高15.9%。该系统可有效解决常规CO2热泵回水温度过高导致COP迅速衰减的问题，当回水由40 ℃升至50 ℃时，常规系统COP下降16.9%，而机械过冷热泵系统COP仅下降8.4%。通过改进可有效降低CO2压缩机的排气压力和温度，且供水温度越低排气压力降低效果越显著。机械过冷循环工质的选取会影响系统整体性能，选取的11种过冷循环工质中能效最高的为R717，最低的为R1234yf。在低环境温度工况下性能的提升更加明显，通过配置小型常规工质蒸气压缩循环即可实现CO2热泵系统性能显著改进，经济性优势明显。  
        关键词：热泵;CO2;机械过冷;跨临界;供暖   
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      • 冉小鹏, 翟晓强, 骆琼
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.037
        摘要：空气源热泵低温下会产生压比大、排气温度高、循环性能差等问题，喷气增焓EVI(enhanced vapor injection)技术可以改善空气源热泵在低温下的运行特性。本文首先建立了EVI空气源热泵的数值仿真模型，并搭建了实验台对仿真实验数据进行验证。随后在此模型的基础上对带EVI的空气源热泵系统的补气运行特性进行了数值模拟。结果表明：带EVI的空气源热泵系统存在最佳相对补气量，可使系统运行最优，当环境温度低于-6 ℃时，最佳补气量为8%~10%；当环境温度为-6~0 ℃时，最佳补气量为5%~8%；当环境温度高于0 ℃，最佳补气量为4%~5%。在最佳补气量下，各个工况的相对补气压力在0.7~0.9之间。在最佳补气参数条件下，系统制热量最高提了33%，能效最高提升31%。  
        关键词：空气源热泵;喷气增焓;补气量;模拟优化   
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      • 郭宏伟, 王宇, 高文学, 李志强
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.045
        摘要：本文运用非稳态制热实验方法测试空气源热泵在典型工况下的能效系数，测试不同日照强度下太阳能平板集热器的热效率，分析户用太阳能-空气源热泵热水系统在3~5人典型住宅用户热水负荷下的运行性能；选取不同气候区的代表城市，结合典型年气象数据，评价该系统在不同地区的太阳能贡献率和热水系统全年能效系数（APF）。得出：寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区热泵机组单独运行时系统APF分别为3.03、3.34、3.79、3.28；4个地区太阳能年贡献率分别为29.82％、32.07％、29.58％、38.62％，太阳能-空气源热泵组合系统APF分别可达3.67、4.06、4.39、4.45。  
        关键词：空气源热泵;太阳能集热器;热水系统;年能效系数;不同气候区   
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      • 赵心蕊, 徐震原, 王如竹
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.052
        摘要：热驱动的吸收式制冷技术是太阳能利用和工业余热回收的重要途径，其中GAX（吸收发生换热）吸收式循环具有高效、效率可随热源温度变化的特点。本文提出采用无结晶风险的离子液体工质对，并使用NRTL模型对离子液体工质对性质进行计算，并对GAX吸收式制冷循环进行性能计算。结果表明：采用1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐（[DMIM][DMP]/水工质对可以使用GAX吸收式循环，且在发生温度较高的情况下COP能够达到约1.02，比相同特定工况下的单效循环COP提升27.5%，比采用溴化锂/水工质对的吸收式循环具有更加优异的性能。  
        关键词：制冷;GAX吸收式循环;NRTL模型;离子液体   
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      • 彭佳杰, 葛天舒, 潘权稳, 王如竹
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.059
        摘要：数据中心蕴含丰富的低温余热资源，若将硅胶-水吸附式制冷机组运用于数据中心余热回收且给水冷背板系统提供冷量满足服务器CPU直接水冷的要求及水冷背板的需求，将具有显著的节能效果。本文针对45~60 ℃的低温热源，对吸附式制冷机组进行实验，测量换热流体在不同工况下的温度，结果表明：硅胶-水吸附式制冷机组能够将23 ℃的冷冻水降温至20 ℃以下，产生1.28~4 kW的制冷量，系统COP在0.22~0.51之间。若提高热水温度，降低冷却水温度以及适度提高冷冻水温度可使硅胶-水吸附式制冷机组提供更多的冷量，节能效果更佳。  
        关键词：吸附式制冷;吸附剂;数据中心;余热制冷   
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      • 贾纪康, 李念平, 彭晋卿, 张楠, 成剑林, 崔海蛟
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.066
        摘要：基于?-NTU法建立了横流式热源塔传热传质模型，本文采用TRNSYS仿真平台实现了模型的瞬态模拟。利用不同供热工况下的实验数据对模型动态、静态特性分别进行了验证，结果表明：热源塔出口溶液温度模拟静态相对误差低于4%，动态相对误差低于6%，潜热误差低于5 kW，模型在减少计算量的同时保证了较高的精度。通过对实验和模拟结果分析得出，当热源塔风机开启台数增加时，总换热量由780 kW增加到1 060 kW，潜热量等比例的由317 kW增加到433 kW，潜热比不受风机开启台数影响。当进塔溶液温度由-2.85 ℃下降到-9.09 ℃时，潜热换热量由165 kW增加到227 kW，潜热比由42%降低至31%，潜热增加速率随溶液温度降低而变缓。随着溶液体积流量从260 m3/h降低到100 m3/h，吸热效率由0.26升高到0.44，溶液体积流量对吸热效率的影响较大，部分负荷时应优先通过减小溶液流量降低能耗。  
        关键词：热源塔;传热;传质;模拟;NTU   
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      • 祁影霞, 马丹萍, 汪鹏军, 张华
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.074
        摘要：本文对基于真实溶剂似导体模型（COSMO-RS）的单工质制冷剂气液相平衡热物性的模拟精度进行了研究。研究结果表明，调节分子的表面面积比例因子可以改善模型精度。将制冷剂单工质分为无机物、碳氢化合物（HCs）和氢氟烃类化合物（HFCs）3类，在最佳比例因子参数下，模拟值与NIST实验值的相对误差，无机物CO2和NH3分别在±3%和±1%以内，HCs和HFCs在±2%以内。在此基础上，分析各类工质的尺寸因子参数的变化规律，并拟合出各类单工质的饱和蒸气压方程，为新型单工质的气液相平衡热物性预测提供了新方法。  
        关键词：COSMO-RS;气液相平衡;单工质;氢氟烃（HFCs）   
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      • 黄嘉宇, 陶乐仁, 胡永攀, 刘庆庆, 嵇天炜
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.083
        摘要：本文以去离子水为工质，实验研究了竖直矩形窄通道内少量残余不凝性气体对蒸汽凝结换热特性的影响。采用热阻分离法得到凝结侧换热表面传热系数，并分析了不凝性气体的含量、冷却水质量流速、进口温度和热流密度对蒸汽凝结侧表面传热系数的影响。结果表明：当热流密度为1.668 kW/m2，即蒸气质量流速较小时，2%体积分数的不凝性气体使凝结侧表面传热系数下降33%，但当热流密度为3.887 kW/m2，蒸汽质量流速较大时，2%体积分数的不凝性气体只使凝结侧表面传热系数降低14%，此外，凝结换热表面传热系数随冷水质量流速和不凝性气体分数的增加而变小，随冷水进口温度和热流密度的增加而变大。  
        关键词：矩形通道;蒸汽凝结;不凝性气体   
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      • 叶振鸿, 俞登佳, 张萍, 施骏业, 陈江平
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.089
        摘要：折叠管作为平行流冷凝器的重要组成部分，具有良好的极限承压能力使其逐步替代传统挤压管。本文对折叠管承压能力展开机理研究、仿真及实验分析。通过实验数据拟合得到折叠管材料应力应变数值曲线，将材料参数导入ANSYS建立折叠管爆破仿真模型，此模型仿真爆破值与实验爆破值21.9 MPa相符，通过实验对比验证了模型结果可靠性。基于对折叠管的理论分析，设计一种内插翅片双片式的新型微通道折叠管，通过仿真模型分析其内外壁厚等参数对极限承压能力的影响，得出在内片壁厚0.08 mm、外片壁厚0.2 mm、19孔时综合性能最优，相比于普通微通道管，新型折叠管体积减少了35%，极限承压值增加30%。新型折叠管不仅节约材料成本，使扁管结构更加紧凑，还具有优异的极限承压性能。  
        关键词：平行流多孔铝管;数值模拟;折叠管;有限元分析;平行流冷凝器   
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      • 何俊, 陶乐仁, 胡鹏荣
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.095
        摘要：针对变流量(VRF)制冷系统控制中的滞后或超调现象，本文以变频滚动转子式制冷系统为研究对象，分别通过改变压缩机频率与电子膨胀阀开度，建立了两者单独控制下的曲线拟合模型，并对不同工况下两者的同步控制方法进行了实验研究。结果表明：过热度随膨胀电子膨胀阀开度的增大而减小，在电子膨胀阀开度为28%~32%与频率为44.5~46.5 Hz时，过热度控制难度上升，通过调节冷冻水温度可改善这一状况；在一定的工况下，通过控制质量流量，可以得到频率与电子膨胀阀开度的关系式，实现电子膨胀阀开度与压缩机频率的同步控制，使系统迅速达到稳定状态。  
        关键词：压缩机;电子膨胀阀;频率;开度;控制   
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      • 李文清, 臧润清, 孙志利, 王汉青
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.101
        摘要：在制冷系统中，性能系数受到多个因素的影响，冷风机的性能是重要因素之一。分流器对节流后的制冷剂等干度、等流量分配的性能直接影响冷风机的综合传热特性。本实验优化设计了一种预混喷嘴式分流器（A）并建立实验台测试分流器性能。实验采用R22制冷剂，设计工况为库温-18 ℃，分别在0、-4、-8、-12、-16、-18、-20 ℃，7种库温工况下进行实验测试。测试结果与带喷嘴式分流器（B）、气液分离式分流器（C）、CAL分流器（D）、文丘里式分流器（E）进行比较，得到分流器综合性能从大到小为：A>B>C>D>E，A的过热度、不均匀度、传热系数、制冷量均优于其他4种分流器，采用A能够减小冷风机传热温差，降低不可逆损失，提高系统性能表现。  
        关键词：预混喷嘴式分流器;不均匀度;预混合;冷风机   
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      • 陈楚雄, 曹静宇, 裴刚, 焦冬生, 任伟
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.107
        摘要：本文提出了将分离式热管与直冷冰箱板管蒸发器相结合的新方案，在-25 ℃的冷源温度下，测试了热源温度为5、8、12 ℃下热管的稳态换热功率，获得了分离式热管的最佳充注量为120 g。基于该充注量下冷藏室内的降温过程，对系统内部各参数的变化进行了研究分析。实验结果表明：启动10 min左右，分离式热管内部参数基本达到稳定。分离式热管可以在60 min以内使得冰箱冷藏室内温度从16 ℃降至5 ℃，在135 min以内降到0 ℃。通过电磁阀的自动开停控制，维持冷藏室内温度为8 ℃时，单周期运行时间约为6.5 min，停止时间约为42.8 min，开停比率约为15.2%，控温精度达到1.1 ℃，优于普通直冷冰箱2.5 ℃的控温精度，初步验证了分离式热管具有良好的传热特性及控温性能。  
        关键词：热管;传热性能;电冰箱;控温性能;制冷剂   
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      • 刘俊奇, 葛天舒, 代彦军, 王如竹
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.113
        摘要：再生式蒸发冷却是露点蒸发冷却的主要形式之一，可以在不改变空气湿度的情况下将空气温度降至湿球温度以下。本文建立了实验系统，并对不同环境下采用再生式蒸发冷却系统的降温能力进行实验研究，分析新风温度、湿度、风速及供水水温对系统性能的影响。结果表明：系统在高温低湿条件下具有较好的制冷效果。环境温度为31 ℃，相对湿度为31.5%时，进/出口温降为5.6 ℃；而相对湿度为60%时，进/出口温降仅为3.4 ℃；降低供水水温可以提高系统制冷效率。新风温度为35 ℃，相对湿度为60%时，当水温为13 ℃时，进/出口温降为6.5 ℃；当供水水温为31 ℃时，进/出口温降仅为3.3 ℃。  
        关键词：再生式蒸发冷却;实验研究;相对湿度;供水水温   
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        发布时间：2024-07-18
      • 武浩, 韩华, 崔晓钰, 范雨强, 徐玲
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.121
        摘要：制冷系统实际运行中，故障诊断模型可能出现诊断性能波动或下降等情况，需具备再学习能力以适应现场数据。本文设计了一种基于正确率阈值的概念漂移检测机制及支持向量机增量学习的故障诊断自适应模型，并将其应用于制冷剂过量故障的再学习。该算法通过两次优化选择、过滤数据信息，保留原有诊断知识，仅学习未知样本信息，可极大地节约模型学习时间，快速适应新环境。结果表明，新的故障种类出现时，诊断模型检测到概念漂移，进而通过增量学习进行自我更新，实现对新故障的学习与诊断。1 400个过量故障样本中诊断模型只需要学习600个，且保证最终模型对后续数据流具有较佳诊断性能，正确率高达99%。在现场制冷系统故障诊断应用中，诊断模型的再学习和自适应体现出良好的应用前景。  
        关键词：故障诊断;概念漂移;支持向量机增量学习;制冷系统;自适应学习   
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      • 赵加普, 欧阳新萍, 白桦, 李伟
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.129
        摘要：本文搭建了水平单管降膜蒸发实验台，以R245fa为工质实验研究两种三维翅双侧强化管降膜蒸发的换热特性。提出了新型Wilson-Gnielinski图解法，用于从实验的总传热系数中获得管内外表面传热系数。分析强化管表面结构对换热性能的影响，拟合出管内外换热关联式并提出强化换热方案。结果表明，与光滑管理论表面传热系数相比，Y型管的管内、管外换热强化倍率分别为2.12-2.94和2.27-5.54，T型管的管内、管外强化倍率分别为2.48-2.98和2.58-3.00。Y型管管外换热性能较好，T型管管内换热性能较好。Y型管的最佳喷淋密度（0.14~0.18 kg/(m?s)）比T型管的最佳喷淋密度（0.10 kg/(m?s)左右）大；两种强化管表面传热系数都随热流密度的增加先上升后下降，但Y型管表面传热系数的变化速率较快；两种管子的换热效果都随蒸发温度的升高而增强。  
        关键词：强化传热;修正威尔逊图解法;降膜蒸发;强化管;制冷剂   
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        发布时间：2024-07-18
      • 王丽慧, 张嫄, 杜志萍, 张雨蒙, 高仁义, 郑懿, 宋洁
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.135
        摘要：地铁区间隧道空气温度受围岩土体影响较大，而地铁区间隧道围岩土体温度分布又受许多因素的影响，为了更准确地得到围岩土体热库与传热的演化规律，需要了解各因素对传热的影响程度。本文采用CHAMPS-BES软件进行数值模拟，通过改变土体和空气温度对围岩传热影响的因素，利用正交实验法分析讨论各因素对围岩土体温度分布特性的影响程度和显著性，发现土壤导温系数对围岩土体热库峰值位置的影响为非常显著，当土壤导温系数为7.6×10-7 m2/℃时传热较快，连续运营20年热库厚度已超出了50 m的范围；在已有研究基础上，研究不同地区隧道围岩土体热库特性及蓄热量变化，得知地理位置越北，土体初始温度越低，对应的土体热库特性变化越显著，土体的年净蓄热量也越大，哈尔滨地区约为1023 00 MJ，相当于列车散热量的1.8％，但整体上土体年净蓄热量随着运营年限的增大而逐渐减小。  
        关键词：地铁隧道;围岩土体;蓄放热;正交试验;土壤导温系数   
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        发布时间：2024-07-18
      • 高洁, 吴小舟, 吕品, 王树刚, 王沣浩
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.144
        摘要：本文在配置有冷却顶板与混合通风的人工环境室中设置电热膜模拟外围护结构传热，在冷负荷分别为83 W/m2及111 W/m2条件下，通过实验的方法研究典型辐射空调房间室内空气分布特性。结果表明：当冷却顶板表面温度变化范围为15~23 ℃及送风温度为22 ℃时，室内垂直方向1.7 m以下空气温度及速度分布较均匀，而1.7 m以上呈显著变化，CO2浓度在工作区附近的CO2浓度较高，而在顶板及地板附近浓度较低。此外，平均垂直空气温差、紊流强度及除污效率的变化范围分别为0.1~0.2 ℃、32%~38%及0.62~0.86。因此，冷却顶板表面温度的变化对室内平均垂直空气温差、紊流强度影响较小，而对除污效率影响较大。  
        关键词：冷却顶板;混合通风;垂直空气温差;紊流强度;除污效率   
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        发布时间：2024-07-18
      • 赵定乾, 吴国明, 任滔, 丁国良, 宋吉, 吴俊鸿
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.153
        摘要：为解决空调器中多流路换热器内制冷剂分配不均的问题，本文设计了一种能够均匀分配两相制冷剂的新型分流器样件并进行了可视化实验。设计均匀分流器的基本思路是构建环状流并均匀分配环状流,具体设计方法是提出分流器进口管结构的计算方法实现环状流的构建，并通过设计新型进、出口管的连接结构实现环状流的均匀分配。实验表明：制冷剂的质量流量为14~22 g/s时，水平、倾斜和竖直安装的新型分流器的质量流量不均匀度比传统圆锥式分流器分别下降10%~24%、14%~27%和24%~47%。基于环状流整流的新型分流器的分配性能优于目前最常用的圆锥式分流器。  
        关键词：空调器;分流器;气液两相流型;环状流   
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        发布时间：2024-07-18
      • 何贤, 王亚苹, 钱程, 苏健, 胡静
        2019, 40(4) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.04.159
        摘要：动力电池的寿命及可靠性对整车的安全性至关重要，基于液冷冷却方式，本文设计并研制了一套动力电池简易热管理机组，通过软件仿真、实验室测试及装车测试证实了方案的可行性。研究表明：通过抽取大巴的空调风及环境风分别在夏季及春秋两季对低温换热器中的防冻液进行冷却，能够较好的匹配动力电池在不同环境下对制冷能力的要求；在实验室及装车两种情况下，机组在设计工况下的制冷量均大于2.5 kW；机组采用PTC制热时，实际功率与设定功率之间的误差在2%以内；机组装车后，引风管长度小于2 m，风管90°弯的数量小于2个时，机组换热量仍然满足设计要求；在实验数据与模拟数据误差为15%的条件下，采用Dymola软件对机组进风口的导流板进行优化，得到导流板的角度为73°时能够使进风口的风均匀分布于低温换热器表面。  
        关键词：热管理;动力电池;液冷冷却;实验研究   
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        发布时间：2024-07-18
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