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车用潜热贮热器的流动与换热实验研究
2015年05月12日 09:47 中国换热器网
  1.解放军重庆通信学院军事特种电源总参通信部重点实验宰重庆400035;2.,庆大学动力工程学院,重庆400044提供了可椹的数据。  刖目车用潜热贮热器的特点之是贮热器和热交换器结成体。当贮热装置中的相变材料发生熔融或凝固时,相变材料与工作介质之间的传热速度将随着凝固或熔融过程的进展而变化。相变传热是十分复杂的现象,对于相变贮热装置的设计来说,*主要的是必须研究贮热材料的物性与换热介质的流动和热状态对充热和放热过程的影响,对于换热元件为平板状或园柱状,其近似分析和实验研究可文献15.而对于我们所采用的球囊封装相变材料的结构主要考虑相变贮热介质的成核性能和换热能力,可以根据实验分析,不仅可以知道容器中相变材料在相变过程中固液界面运动速度的变化规律,而且可以按所需求的贮热量来确定贮热材料的数量及相变材料全部熔解冻结所需的总时间等必需的设计参数。  究,力求获得该相变过程的流动传热特性,为修正该装置的设计提供可靠的参考数据。  2车用潜热贮热器的流阻损失实验2.1实验装置实验装置1采用的是83型自吸式清水泵,水银日形管压差计,系统流量采用清水泵进水管阀来调整,流量测量采用容积法。  2.2实验方法与目的粘性流体的运动要比理想流体复杂,由于粘性间形成剪切应力,产生流动阻力。如果车用潜热贮热器的阻力损失太大,直接会带来下列不良后果增加泵功率,除了减少发动机功率输出外,在冷起动时会加大电瓶的负荷,耗电量大幅度上升。  收稿日期,20010洲;修订日期20002发动机冷却系统中冷却介质的污垢易附着在内筒中的球囊面,阻碍了热量快速充入和立即释放。因此,通过车用潜热贮热器的流阻损失实验,能全面掌握其流阻水平,便于全面与发动机冷却系统匹配。  资料明说,7080型轿车均采用离心式水泵,当n=3000min时,流,为33Lmin,包括贮液箱在内冷却液容量为3.5.  因此,我们通过改变流量,来达到模拟发动机实际工况的目的并测量相变贮热器在汽车各种运行条件下的流动阻力,以此来判定此装置压降是否为般车用水架所允许。  2.3实验结果及分析下流动阻力大小的计算值与实验值的对比。  计算值与实验值的对比车用潜热贮热器在各种运行条件下流动阻力大小的计算值与实验值较为吻合,特别是在流量即雷诺数下。  失较小,能满足丸也,7,车用离心式水泵对其压头车用潜热贮热器中存在大量汽泡是引起流道内压力波动的主要原因,在低流量即低雷诺数情况下计算值与实验值吻合性较差便是由于实验值波动较大造成的。  3车用潜热贮热器的充放热实验3.1实验装置实验装置3,在系统测量流阻损失基础上,主要增加了加热系统超级水浴恒温器,*高使用温度99C,电压220V,频率50Hz,功率1.5kW.  为测量进出水管水温及球囊内温度,采用镍铬镍硅热电偶温度计,分段号为。2,136型电位差计,为了密切观察贮热器内球囊温度的变化,我们特制了个观察用球襄,在其内封装了根位于球中心的热电偶4它能随时提供球囊中心处的温度值。  3.2实酴方法与目的将热源提供的953以上热水引入贮热装置,热水流量恒定保持在,测定贮热器充热热水在不同时间的进出口温度乃,乃,观察球囊内温度的变化,当850时可停止充热。  3.3实验方法与目的将热源提供的950以上热水引入贮热装置,热水流量恒定保持在,测定贮热器充热热水在不充热时间min与充热时间的关系综合56,便可很方便地获得当充热流体通过贮热器时,不同流量下球囊中心点30印2,20的温度与其累计充热童的关系,如中心点温度X温度与其累积充热综上所述,我们可以得出如下结论该车用潜热贮热器的充热总时间为30分钟左右,在前5分钟球囊温度低于703左右,总充热量随球囊温度升而线性增大,此时,贮热装置贮存显热。在其后的分钟充热时期内,球囊温度升到70左右,虽然充热仍在继续,但球囊温度已不再升,说明在此时贮热材料802.820发生了相变且显出过冷特性,所以在这段时间内存的是相变潜热,当在充热时间超过15分钟后,球囊温度超过初,则随充热流体热量增加,球囊温度随之上升,此时,延续的分钟充热主要是贮存介质液态的显热。  当充热流体通过贮热器时,不同流量下充热能力有差异,流量愈大,则充热能力也愈大,使球囊达到相同的贮热量所需的时间便愈短。3.4.2放热实验在容积为3.5 1的闭式循环系统里,使冷却流体强制通过贮热器,不同流量下不同时间测得的累计放热量与放热时间的关系8所。  同时间的进出口温度乃,观察球囊内温度的变化,当850时可停止充热,充热结束后,累计求出充热总量;7乃为充热流体进出口温度0,为充热流体的流量相反,将放热用冷却水通入1热器,放热冷却水4,当74乃0.5,时放热结束,贮热器的放热14;713乃为放热流体进出温度0;0为放热流体的流童①!。  很显然,充放热实验的目的是为了获得车用潜热贮热器的充放热总时间以及验证汽车潜热热器放热总量能否满足汽车在设计环境温度下冷起动的要求。  3.4实验结果与分析139个0=26胃的球囊中并装填在真空多孔绝热的贮热器里进行充放热实验。  3.4.1充热实验让温度相同950的充热流体通过贮热器,不同流量下不同时间测得的累计充热量与充热时间的关系5.  充热时间min当充热流体通过贮热器时,不同流量下不同时间测得的球囊中心点处BaOH2.8H2O的温度与充热时间的关系6 3琼供凇味放热时间min当冷却流体通过贮热器时,不同流量下不同时间麴得的球索中心点处80印2.80温度与放热时间的关系,9.  温度与放热时间的关系综合89,同样可很方便地获得当冷却液体通过贮热器时,不同流置下球囊中心点80印2.8出0的温度与其累计放热量的关系,如中心点温度t温度与其票计放热量的关系4结论该车用潜热贮热器的放热总时间为分钟左右,在前2分钟球囊温度高于740时,总放热量随球翥温度下降而线性增大,此时,贮热装置释放显热,在其后的4分钟放热时期内,球囊温度降至740左右,并保持相对恒定,说明此时贮热器内热材料80印2.8札0发生了相变,所以在这段时间内释放的是相变贮热材料的相变潜热,在*后4分钟放热过程中,球囊温度急剧降至40左右,此时主要释放的是贮热介质的显热。  当放热流体通过贮热器时,不同流量下放热能力有差异,流量愈大,则放热能力愈大,且影响,度大小超过流量对充热总童的影响。另外,流量愈大,达到相变点的时间愈短且相变总时间也愈短。  该车用潜热贮热器在前6分钟放热过程中基本上释放了其全部贮热量的23,这个结果基本上与第章数值模拟单个球囊实验结果相吻合。  该车用潜热贮热器的累计放热童大于为了满足人也,7080在设计环境温度下冷却起动所需热童,这明所设计的贮热器能满足人7080在冷起动过程中的快速释放热量需要。  色尚次。余热回收利用系统实用手册。北京1机械工嚷3诶识,
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