氣液兩相流小型容積泵空化流動熱力學特性研究

《氣液兩相流小型容積泵空化流動熱力學特性研究》是依託北京工業大學，由周峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：氣液兩相流小型容積泵空化流動熱力學特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周峰
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

為提高大氣自然冷源利用系統和有機朗肯循環餘熱回收利用系統的熱力學性能和可靠性，滿足氣液兩相泵驅動循環冷卻系統高壓頭、小流量、緊湊化、低能耗的要求，提出一種適用於氣液兩相泵驅動循環系統的小型低能耗容積泵，建立兩相流容積泵的連續動態數學模型，解析動態空化流動過程中的熱、質傳遞特性和流動阻力特性，分析工質溫度、流量及頻率等參數與泵效的動態耦合關係，研究兩相空化流動中的空泡機理，探討關鍵參數空化餘量、空泡份額、流型和壓力脈衝與泵效的內在聯繫，得到氣液兩相流小型容積泵動態空化傳熱性能曲線，為研究兩相容積泵空化傳熱與流動耦合特性奠定必要的理論基礎。研究成果可用於指導氣液兩相容積泵的設計和產品開發，提高兩相循環冷卻系統的效率和可靠性，使之服務於通信行業的自然冷源利用和能源領域的有機朗肯餘熱回收利用，為建立集約型社會提供一定的節能降耗技術保證。

結題摘要

為提高大氣自然冷源利用系統和有機朗肯循環餘熱回收利用系統的熱力學性能和可靠性，滿足氣液兩相泵驅動循環冷卻系統高壓頭、小流量、緊湊化、低能耗的要求，提出一種適用於氣液兩相泵驅動循環系統的小型低能耗容積泵，建立兩相流容積泵的連續動態數學模型，解析動態空化流動過程中的熱、質傳遞特性和流動阻力特性。 以數據中心用的泵驅動兩相系統為目標，從㶲分析的角度，構建系統各主要部件（泵、蒸發器、冷凝器、系統整體）的㶲分析理論模型，實驗分析了系統在小的冷熱源溫差條件下㶲損變化規律，研究系統各部分㶲損失的大小隨著冷熱源溫差變化的關係，分析討論了泵進口和出口段的阻力對系統換熱和運行性能的影響。 針對不同工質的熱物性，核算了泵汽蝕曲線的熱力學修正Δ(NPSH)；探討了不同入口溫度、乾度和過冷度對泵的揚程和汽蝕餘量（NPSH）的耦合關係，包括不同質量流量和不同入口壓力工況下的比較分析。 針對滑片泵的結構參數，構建了滑片泵的理論結構模型，對其結構參數開展理論分析和實驗研究，分析了泵內泄漏量、體積流量、容積效率、揚程、功率及頻率等參數的耦合關係。在同一實驗台上，對旋渦泵的運行特性開展實驗研究，對其變頻率特性、自啟動和首次啟動特性、泵進出口溫差和壓差的變化、熱源溫度對泵進出口熱力學參數的影響、以及泵本身對升降溫熱擾的回響特性進行了試驗分析。 相關研究為研究兩相容積泵空化傳熱與流動耦合特性奠定必要的理論基礎。研究成果可用於指導氣液兩相容積泵的設計和產品開發，提高兩相循環冷卻系統的效率和可靠性，使之服務於通信行業的自然冷源利用和能源領域的有機朗肯餘熱回收利用，為建立集約型社會提供一定的節能降耗技術保證。