热管节能新技术等3则

1 热管节能新技术 热管是利用液体和蒸气相变,以潜热传递热量的高效传热元件（热的超导体）。其工作原理是在一支密封、洁净、真空的管子里,加入一定量的溶液（如氨、丙酮、甲醇、乙醇和水等）,加热管子下端（热端）使溶液吸热气化,蒸气上升至管子上端（冷端）受冷凝结成液体,放出潜热,加热周围介质,从而把热能从管子热端传递到冷端。把一定数量的热管装在一个保温箱内,用隔板把热管热端和冷端隔开便成为换热器。载有余热的废气,通过换热器,一部分余热被回收,达到节能的目的。本成果利用真空,特种焊接、超高压和特种热表处理工艺,研制成气—气式热管换热器。其容积为2×109 L/h。经炼铁厂高炉使用,运行良好,日节约标准煤30 t,年回收热能价值70万元,4个月便收回全部投资,经济效益显著。 把人造卫星温控系统中热管技术应用于浆纱机余热回收,研制成低温热管换热器。棉纺织厂采用热管换热器后,每台浆纱机每小时可回收余热12 kJ,热效率达52.8%解决了冬季蒸气压力不足造成减产的难题。单台浆纱机每年节约能源折合标准煤66.5 t ,提高生产效率10％～30％。该换热器还可用于空调和其它干燥设备（纸张和木柴干燥、粮食烘干）。可用于锅炉废气、陶瓷窑废气余热回收以及体育馆、电影院、戏院空调系统的能量回收。本成果在能源消耗多,余热量大的冶金、石油、化工、纺织等行业有广阔的应用前景。 2 导电塑料电位器与衰减器 本成果研制的精密导电塑料电位器与衰减器是传统电位器与衰减器的升级换代的新产品。其电阻体系用导电塑料模塑或印制而成,电刷采用贵金属多爪结构,电阻体通过修刻,可复现直线或函数特性,精度很高。 产品寿命长（107次）,可靠性高,分辨力强,噪音小,与同精度的线绕电位器相比,体积小,使用温度范围广,可在酸、碱、高潮湿和辐射条件下正常工作。 该电位器可用于冶金、电站、化工、轻工、纺织机械、水利、交通运输等领域中的自动控制装置与记录仪表以及电子仪器、医疗器械、机器人、机电、假肢、高级家用电器等。本衰减器主要用于广播电视的音响设备。该新型衰减器对提高整机性能,促进更新换代具有深远意义。唱片厂生产调音台,原采用电阻网络步进式衰减器,噪声大、手感不好、调音质量差,可靠性低。采用该衰减器后,大大提高了调音台质量,节约大量外汇,延长了维修周期。 电子秤原使用国产电阻应变片作传感元件。该应变片低温性能差,使用受地域限制。改用导电塑料电位器作传感元件后,产品性能提高,销路扩宽。挖泥船工作环境恶劣,振动大,原使用多卷线绕电位器,使用寿命仅一个月。改用导电塑料电位器后,两年多运行正常,寿命明显提高。经济效益和社会效益都很显著。 3 真空淬火炉 真空热处理是在真空条件下,加热和冷却金属材料,以获得所需的特性或状态,改变其工艺性能的工艺方法。 本成果研制ZC型真空热处理炉有三种：单室真空淬火炉、双室真空淬火炉和高真空热处理炉。单室炉是采用石墨布加热,石墨毡陶瓷毡绝热的新型热处理设备。结构简单、运行可靠、制造容易、造价低廉。主要技术指标达到或超过国外同类产品水平。其工件的装载运行机构独具特色,经众多厂、所应用,收效良好。双室炉结构新颖,突破国内外双室真空热处理炉的传统结构。首创翻版式真空隔热门和高压充气,缩短了管路系统,省掉了大储气罐。研制成整体式炉体,简化了制造工艺,降低了成本。 通过本淬火炉真空热处理后的零件,具有表面光亮、不氧化、不脱碳、不增碳、形变小、可节省热处理后清理和磨削加工工序等优点。大大提高了工件的机械性能,特别是疲劳强度、断裂韧性及工模具的使用寿命,改善作业环境,节省能源消耗,显著提高产品质量和合格率。可替代进口设备,节省外汇,降低成本。 * 李连清 *     

加速度环境中环路热管稳态工作性能对比

环路热管在机载电子设备冷却领域具有较大的应用潜力。为了获得环路热管在加速度环境中的工作性能，针对2套具有不同蒸气管线和液体管线结构尺寸的不锈钢-氨双储液器环路热管，搭建了加速度环境中环路热管工作性能实验台，实验研究了2套环路热管在重力环境和1g～7g逆加速度环境、100～300 W热载荷下的稳态工作性能，结合工质受力分析，建立了加速度环境中双储液器环路热管系统流阻预测模型，分析了不同加速度大小、热载荷、热管结构形式对环路热管工作性能的影响规律及作用机理。结果表明：在重力环境中环路热管工作温度随热载荷变化呈“V”型趋势。逆加速度会引起回路流阻增大，导致工作温度升高甚至超温，对液体管线较长的环路热管尤为明显。1g和3g逆加速度、小热载荷时液体管线较长的环路热管工作温度低于蒸气管线较长的环路热管，而在5g和7g逆加速度时则相反。在重力环境和逆加速度环境中，蒸气管线较长的环路热管的可变热导区与固定热导区临界热载荷均在200 W左右。研究结果对机载电子设备冷却用环路热管的设计具有指导意义。     

星表核反应堆电源系统热工概念设计

在调研国外研究的基础上,针对一个星表核反应堆电源系统进行了热工概念设计,就该系统开展了稳态和热管失效工况下的热工分析。系统采用液态金属锂热管冷却堆芯,自由活塞式斯特林发电机热电转换、汞热管辐射器废热排放的设计,锂热管将热量从堆芯导出,通过钼铼合金固体换热器与斯特林热端连接进行热电转换,废热通过汞热管辐射器排出。热工分析结果表明,在系统正常功率输出时,燃料芯块、包壳及其他结构材料温度均低于限值;当堆芯某一位置处热管发生失效,在不降低输出功率的情况下,其余热管仍能将堆芯热量导出,满足热工设计准则。该系统采用热管冷却堆芯,固体换热器实现斯特林与热管热交换的设计,具有非能动、可避免单点失效等优点。     

铝合金换热器真空钎焊工艺获得成功

我部609所用微机对旧式真空钎焊炉进行改造,实现了多点测温、控温和分区加热。提高了温控精度(±1℃)及炉温的均匀度(温差小于3℃),满足了钎焊换热器的要求。通过研究获得合适的钎焊过程曲线和工艺参数等,使该工艺成功地应用于换热器的钎焊,解决了利用盐浴钎焊换热器的一些难以克服的困难问题,提高产品质量和寿命。铝合金换热器真空钎焊方法是在部内首次应用,达到了国内先进水平,并已通过部级鉴定。该工艺成果可以推广应用于汽车、机车、造船和空调机等方面的换热器、冷凝器等民品的钎焊。     

换热通道排布对三股流换热器换热性能的影响

<正>多股流板翅式换热器根据需要布置成不同的通道排列形式,可由一股或几股冷(热)流体同时冷却(加热)其他一股或几股热(冷)流体,从而起到多台两股流换热器或换热网络的作用。多股流板翅式换热器换通道分配、排列是否合理,直接决定着板翅式换热器的性能与经济指标。近年来,对板翅式换热器的研究主要集中在翅片结构尺寸及翅片的形式,对换热通道的研究甚少。Aspen Plus是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系     

自动蒸气熨烫吸湿定型新工艺

本成果发挥军工技术优势 ,采用蒸气喷雾熨烫吸湿定型新工艺新技术 ,为羊毛衫行业研制出自动蒸气熨烫设备。该设备包括电热蒸气锅炉、全蒸气熨斗、真空熨烫工作台、喷气抽风整烫台、喷气电熨斗、温度控制器。本工艺从根本上解决了普通电熨斗熨烫容易产生的烫黄、烫焦和极光等质量问题。蒸气锅炉是气包式的压力容器 ,内盛五分之四的水。由电阻式电热器给水加热。产生高温蒸气输送给熨斗。容器内的压力自动控制 ,并装有安全阀、水位探针和自动报警断电装置。熨烫工作台内装有离心抽风机 ,把台面空腔内空气排出 ,使腔内达到负压。在熨烫时把织物…     

铝合金换热器真空钎焊技术通过鉴定

一种铝合金换热器真空钎焊新工艺最近在航空航天部六○九所试验成功,并通过了部级鉴定。 该项工艺采用微机多点测温、控温技术和分区加热对旧式真空钎焊炉进行技术改造,实现控温自动化,提高了控温精度(±1℃)和炉温的均匀性(温差小于3℃);并通过一系列工艺试验,得出了合理的钎焊过程热循环曲线、焊接工艺参数和最佳的加镁量等,同时设计了适用的焊接夹具。从而使铝合金钎焊技术达到了工程化应用要求,成功实现了铝合金换热器芯体的钎焊。该项技术提高了产品的质量和使用寿命,使合金换热器钎焊技术上了一个新台阶,并且首次用于国产飞机换热器生产。     

液体电池为电动飞机提供高能安全动力

<正>液体电池可为飞机提供安全、清洁、安静的能源供应。与锂电池相比,液体电池不仅能量密度更高,而且没有热损耗和着火的风险。对于追求高效、节能的电动飞机来说,是一个很好的选择。目前,美国国家航空航天局(NASA)正在研究高能可充电液体电池技术,利用纳米电子(NEF)液流电池。可充电液体电池不仅贮能安全、能量密度高,而且添注     

不同加热功率条件下钠钾合金热管启动和传热性能

以钠钾合金(NaK-55)为工质进行实验,分别在800、1 000、1 200、1 400、1 600W的加热功率条件下对钠钾合金热管的启动和传热性能进行研究。实验结果表明:在800～1 600W加热功率范围内,在冷却水冷却条件下,该钠钾合金热管可以完全启动并进入稳定工作状态。随着加热功率的提高,热管外壁面温度整体略有增加,冷凝段启动时间缩短,钠钾合金热管的当量传热系数、蒸发区表面传热系数、冷凝区表面传热系数随加热功率的提高成线性增加。     

仿生毛细芯平板热管性能研究

为解决电子设备热管理问题,根据亲水性植物叶片表面微观凸起结构,以颗粒直径为75μm的电解铜粉为材料烧结制备了锥形毛细芯,制造了3种平板热管:普通蒸发段（No.1）、超亲水蒸发段（No.2）、超亲水蒸发段与超疏水冷凝段匹配（No.3）。以去离子水为工质,研究了加热功率、角度等因素对3种平板热管热性能的影响。结果表明:角度对3种平板热管的热性能影响不大,3种平板热管均具有较好的抗重力特性。超亲水蒸发段与超疏水冷凝段匹配的平板热管热性能最佳,当倾斜角为0°、加热功率为140.4W时,蒸发段中心点温度仅为67.0℃。超亲水蒸发段与超疏水冷凝段匹配的平板热管不仅具有最小蒸发热阻,最小值可达0.05K/W,而且具有最小冷凝热阻,最小值可达0.02K/W。      

空间站太阳能吸热器蓄热性能地面模拟试验

利用相变材料 (PCM)的熔化潜热来蓄热可以保证空间站太阳能热动力系统在轨道的阴影期内仍能连续发电。针对这一核心技术 ,建立了空间太阳能吸热 -储热器单元换热器地面模拟实验台。在模拟轨道条件下 ,对不同入射热流、不同工质进口温度及不同工质流量进行了多种组合测试。结果表明 ,单管工质气体的出口温升在轨道的日照期和阴影期都达到了预期的要求 ,相变材料容器的最高温度和平均温度都处于材料的安全范围内。     

西方国家涂层技术一瞥(下)

二、铬合金公司铬合金公司是美国最大的二百五十家公司之一,我们考察的金属分公司又是铬合金公司所属六个分公司之一。分公司总共约有五千人,以修理涡轮喷气发动机冷端和热端气流通道重要零件为其主要业务,但不从事整台发动机的修理装配,是目前美国空、海军(航空兵)     

基于热电制冷自适应多功能旅行储物箱的设计

针对旅行中携带冷、热食品难的问题,初步设计了以半导体制冷技术和太阳能发电技术为基础的多功能旅行储物箱,并有效利用热端回收装置有效解决旅行过程中余热的利用问题。通过测试和试运行,证明该系统设计的合理性和可行性。而且通过该热回收装置有效提高了半导体制冷效率及热量的高效利用。     

电机变频控制实现换热器节能的应用研究

结合寒冷地区气候特点与通信机房温控的现状,针对50%浓度乙二醇溶液为工质的换热器,试验研究了自然冷源利用率与换热器自身变频节能的关系。结合乙二醇冷剂的特性,通过建立功率与频率关系模型、温差与功率和频率关系模型,实现了换热器循环泵和风机的变频控制策略。结果表明:在室内外温差、换热功率与循环泵、风机频率同时满足的条件下,以功率模型作为参数进行换热器自身的变频节能是可行的。通过对哈尔滨地区的气候数据与散热房控温试验分析,证明了乙二醇换热器的变频节能效果。     

变温热源等温加热修正不可逆回热Brayton循环功率优化

根据有限时间热力学理论,在给定各换热器总热导率的情况下,对变温热源条件下等温加热过程修正的不可逆回热式Brayton循环的功率特性进行了优化.研究表明,该情况下全局性的优化结果并不存在.在给定CCC(收敛型燃烧室)和回热器热导率分配的情况下,通过数值计算,得到了最佳的透平出口温度及RCC(常规燃烧室)和低温侧换热器的热...     

MIKRON高性能五轴联动加工中心在钛合金叶轮加工上的应用

本文以钛合金离心式整体叶轮的加工工艺为例,介绍阿奇夏米尔集团公司高性能五轴联动加工中心加工此类零件的优势。在数目庞大的航空零部件中,航空发动机作为飞行器的动力核心,其零件的主要材料是钛合金和高温合金。钛合金零件多用于航空发动机的冷端部分(风扇和压气机等),而热端部分(涡轮机等)主要为高温合金     

碘工质电推进系统的储供设计及实验研究

碘工质以其低成本、低压且高密度贮存等特点越来越受到重视,承担固气相变和流量供给功能的储供系统是碘工质电推进系统的关键组件。为了提高直接影响阴极和推力器性能的流量供给准确性和稳定性,设计了可采用多种加热方式的碘工质储供系统,结合用于真空舱内的高精度质量传感器,实现了流量的动态监测及mg/s级别的碘蒸气流量控制。针对储罐外部加热、内部辐射加热以及二者复合加热三种加热方式开展实验测量,探究其对流量大小和稳定性的影响规律。结果表明,三种加热方式在满足实验所需条件下均可长期供给稳定流量,辐射加热式的响应时间最快,仅需要10min左右,而外部加热则超过1h;复合加热的方式热控调节虽更为复杂,但可以进一步降低功耗。     

带补偿加热的GH4169间的接触热导测试研究

针对航空发动机热端部件的材料特性和工作环境特点,自主研制了带有补偿加热装置的高温、高压接触热导(TCC)测试系统.设计使用纯铜作为热流计材料,使其对于热导率不明确或随温度变化较大的高温合金同样具有较好的适用性.针对航空发动机热端部件常用结构材料GH4169/GH4169在不同界面压力(60～180 MPa)和不同界面温...     

航空换热器性能劣化影响因素及作用机制

<正>广泛应用在石化、电厂、冶金、航空航天、汽车、建筑等多个工程领域中的热交换器设备极大地提高了工业上对热能的利用率;作为热量交换的场所,换热器在两种或多种具有不同温度的换热介质间进行热量传递的过程中扮演了至关重要的角色,并起到了包括制冷、干燥、提纯、余热利用等在内的多种功用。尽管换热器有着所述的大规模应用普及,相关使用经验表明,服役期间内换热器设备出现的性能劣化及失效的情况仍然层出不穷。其中失效这一物理指标即意味着系统的性能发生了劣化,而通     

微小型振荡热管的流动可视化实验

利用高速电荷耦合器件(CCD)对管内径分别为2.5,2,1,0.5 mm的振荡热管进行了可视化研究,记录了不同加热功率下热管内工质准静止和大幅振荡随时间交替变化的情况以及管内工质的流型变化情况.实验中观察到了泡状流、塞状流、半环状流、波环状流和环状流等.结果表明管径对管内的流型变化具有明显的作用.随着管径的减小,汽塞在加热段的形成主要由微/小气泡间的聚合发展演变成以单个气泡的膨胀长大为主.另外,管径的减小还使加热段周围容易生成长汽柱,而冷凝段内的汽塞则易于发生变形和断裂.对微细管径的热管来说,毛细波环状流是其重要特征,在冷凝段容易发生毛细波环状流向毛细塞状流的转变.