热管技术在制冷中的应用

热管技术在制冷中的应用

朱永长薛峰

（南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京210000）

摘要：综述了国内外热管的应用现状。在制冷行业，热管主要用做换热器，它可以应用于房间空调器、空调热回收、吸收式制冷、吸附式制冷、地热、热泵干燥机、喷射式制冷、冰蓄冷、太阳能等方面，充分提高系统的性能，合理利用能源，减轻对环境的污染。

关键词：热管；制冷；应用

1引言

热管是最有效的传热元件之一，它可将大量热量通过其很小的截面积远距离地传输而无需外加动力。与其他常规换热技术相比，热管具有许多优点：传热效率高，温度可调节，布置灵活，运行可靠、体积小等[1]。因此，热管技术不断受到工程界的欢迎。我国自70年代开始，开展了热管的传热性能研究，在化工、冶金、动力等部门应用广泛。在制冷空调行业中，由于冷热流体间的温差小，热管技术更能体现其优越性，使之成为实现制冷空调低能耗、高效率、冷热源多样性、走绿色空调之路的现实技术基础之一，在实现人与自然的和谐相处和可持续发展方面，具有广阔的发展前景。

本文将简要介绍热管技术在制冷中的应用。

2热管

热管是一种新型的高效传热元件，它能在温差很小的情况下利用相变传递大量的热量，其相对导热率很高，以致被称为“近超导传热体”。由热管构成的热交换器在工业及生活中逐渐得到广泛的运用。由于其结构简单，维护方便，现已广泛地运用于废热回收、余热利用及空调换热系统中。

热管(见图1)[1]是由一个内壁嵌有吸液芯的

图1热管结构示意图

Fig1Scheme of heat pipe

封闭壳体和工作介质组成，热管的一段为蒸发段，热源通过蒸发段管壁传热给液体工质使之蒸发；热管的另一段为冷凝段，气体工质在这里冷凝放热给被加热的介质，蒸发段与冷凝段之间为工质传输段(绝热段)，在冷凝段凝结下来的液体工质在吸液芯的毛细力作用下回到蒸发段，重复上述蒸发

过程。

3热管技术在制冷中的应用

3.1热管技术在房间空调器上的应用

现代居住环境的要求相对较高，不仅要满足室内一定的温度，还要满足一定的湿度。目前，大多数的空调厂家仅仅考虑了送风的温度，有些厂家在大型空调系统中利用除湿转轮或回转盘管换热器来增加系统的除湿能力，能较好地控制室内湿度，满足室内舒适性要求。将重力式热管换热器应用于房间空调器中，可以保证空调器的制冷量和功耗基本不变，而除湿量却显著地增加，同时空调器的送风温湿度适宜，从而可以解决目前现有房间空调器在潮湿地区使用时，因除湿量不足而造成房间内舒适性较差这一问题。其原理如图2，室内被处理空气（进风）先经过热管换热器的蒸发段，

空气放出显热温度降低，然后经过蒸发器，空气降温去湿；再经过热管换热器的冷凝段，空气吸收热量，温度升高，最后送入室内。经鱼剑琳等人[2]的计算，该装置可使空调器的除湿量增加30％～

40％，而制冷量和耗功率基本不变。

热管换热器

蒸发器图2加热管换热器后室内空气的流程

Fig2The process of air indoors environmental

added a heat pipe heat exchanger

3.2热管技术在空调热回收上的应用

空调系统热回收一直是暖通空调工程界研究的课题之一(见图3)。在空调系统中，大部分

图3热管式空调系统流程图

Fig3Flowchart of air-conditioning

system with heat pipe

空调回风经冷却和再热后作为送风送到空调房间，而其它部分的回风则排出。由于新、回风需经冷热处理，因而研究空调系统的热回收对空调系统节能具有极其重要的意义。在空调热回收系统中，已研制出相应的转轮式热交换器、板翅式热交换器和盘管热环式热交换器等，并在空调工程中得到广泛应用。热管由于其具有很高的传热系数，因而近年热管用于空调热回收系统中的研究得到很大的发展。热管由于热传递速度快、传递

温降小、结构简单和易控制等特点，因而将被广泛用于空调系统的热回收和热控制[3-5]。Mostafa A.[6]对该系统进行

了分析，如果新风温度增加到40℃，蒸发段和冷凝段的传热效果将增加48%；加了热管之后的回风系统如果增加新风温度，焓值比以前混合风增加了85%；系统的最佳工作状态是新风温度接近于热管工作温度。3.3热管技术在吸收式制冷系统中的应用热管废热溴化锂制冷机(见图4)

[7]于2001年成功地应用在200kW柴油发电

7～

～200℃废热Fig4LiBr-H 2O absorption refrigerator driven

by exhaust gas with heat pipe 45～65℃卫生、取暖热水

478910

7．溶液泵8．吸收器

机的尾气处理上，真正实现了柴油发电机的热、电、冷联供。热管废热溴化锂制冷机完全由柴油机的废烟气驱动，最大制冷量为107kW，最大制热量为119kW，热力系数在1.2左右。该产品在夏季可以生产7℃的空调冷媒水，冬季可以生产65℃的取暖热水，也可以冷媒水、卫生热水同时兼供。冬季运行时，热管废热溴化锂制冷机仅为一台热管真空热水锅炉。由于该机组使用废烟气驱动，所以其运行费用相当低，仅为普通电驱动的空调机组运行费用的5％，设备投资半年左右即可全部收回。该机组安全可靠、传热效率高，热管废热溴化锂制冷机系统与废热源是由热管隔离开来的，它们之间仅有传热作用，制冷系统的运行情况对废热源所属的生产系统不产生任何影响，所以该机组可以安全地使用在其他工作条件恶劣、腐蚀性较大的工业废热热源中。

3.4热管技术在吸附式制冷系统中的应用

吸附式制冷系统通常效率较低，采用热管强化吸附床的传热传质能力，可以提高吸附式制冷系统的效率。提高吸附床的传热效率进而加快吸附解吸速度是吸附式制冷系统效率提高的关键。把热管这一高效导热元件制成吸附床的内翅片，强化吸附床内的传热传质，可以有效的强化吸附床的传热能力，进而提高吸附式制冷系统的效率。杨锋等对热管强化吸附床的传质传热效果进行了仿真计算，结果表明，通过在吸附床内加装热管内翅片，可以较好的强化吸附床内的传热传质过程，加快吸附脱附的速率，进而缩短系统循环时间，提高系统的制冷效率以及性能系数[8]。王文等[9]人对热管型吸附器进行了优化分析，制冷系数在0.15～0.24之间，660mm左右的热管吸附器单元，制冷量可达到20W～80W。G.Z.Yang[10]等人设计了紧凑热管吸附式房间空气调节器，深300mm，宽500mm，高950mm。

在一般空气条件下，制冷量790W，制冷系数0.446。

3.5热管技术在地源热泵中的应用[3]

地源热泵在推广过程中，有待进一步完善的技术问题主要有两个方面，即地下盘管问题和地下水资源问题。热管换热器在换热、防腐等技术问题上的成熟，使热管技术能较好地解决好这两个向题。热管技术与地源热泵技术的结合，可使地源热泵扬长避短，投资更省、效率更高、适应性更强。

3.6热管技术在热泵式干燥机中的应用

热管用于热泵式干燥机中，可以回收蒸发器出来的冷空气的冷量，从而提高系统的效率。这种情况下通常采用的是分离式热管[8]。在通常的热泵干燥机中，高温干空气流经干燥室，吸收被干燥物料的水分后含湿量增大，温度有所下降，接着经过蒸发器，温度降到露点以下，去除水分后接近饱和状态，然后空气通过冷凝器加热，提高空气温度，降低其相对湿度，从而提高空气的去湿能力。在上述过程中，流过蒸发器的冷空气的冷量没有回收，而直接进入了冷凝器。采用分离式热管，可以方便的回收这部分冷量，从而提高热泵干燥系统的效率。采用分离式热管的热泵干燥机的原理如图5所示。通过分析及实际应用，结果证明了[11]冷却除湿干燥机上增加一个热管回热器，就可以提高热泵干燥设备的干燥能力，降低除湿能耗比SPC，而且相对湿度越小，效果越明显，在温度为50℃，相对湿度为80％时，SPC由原来的0.41kW·h/kg,降为0.32kW·h/kg，比原来节电24％。

1．热管蒸发段2．蒸发器3．上升管

4．热管冷凝段5．冷凝器6．电热器

7．压缩机8．过滤器9．节流阀10．下降管

图5

热管在热泵干燥机中的应用Fig 5Heat pump dryer with heat pipe 3.7热管技术在喷射式制冷中的应用

基本的热管喷射式制冷系统有热管、喷射器、蒸发器、节流阀或毛细管等组成(见图6)[12]，发生段的工质吸收来自太阳能或燃气加热的能量形成高压蒸汽，通过喷嘴成为高速气流，吸引来自蒸发段的蒸汽，混合后经过扩压室到冷凝段，气体在冷凝段凝结成液体，一部分通过毛细作用流向发

生段，一部分通过节流阀到蒸发段．整个装置依靠工质在蒸发段蒸发吸热达到制冷效果。

该系统有以下特点：①结构简单，初始投资小；②系统稳定性好，无运动部件，维护方便；③可以有效利用低品位热能(太阳能、燃气热能等)，运行费用低；④如果利用水作为工质，来源

广，整个系统对环境无污染；⑤蒸发段布

置方便，可与建筑物有机结合．H. F.Smirnov 等人[13]对该装置进行了理论分析：热管喷射式制冷已成功应用在汽车空调系统中，相应理论也进行了分析，可以利用汽车尾气作为系统的热源，取代发动机做功，节约了能源。施明恒等人对该装置进行了模拟，结果表明，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。

3.8热管式冰蓄冷

热管式冰蓄冷系统[利用了热管的等温高速、汇源分隔等工作

特性，把热管一部分设置在制冷系统的蒸发器中，一部分设置在

蓄冷池内，热管的上部(冷凝段)与来自制冷系统的制冷剂相接触

而放热．热管的下部(蒸发段)在蓄冷池内吸热而制冷，热管的蒸

发、冷凝循环与制冷机的制冷循环相结合而制冰。如图7所示为热管式蓄冷空调装置示意图。将热管2放在蓄冰池8内，热管的下部在蓄冰池内吸热制冰，热管的上部与来自制冷机的制冷剂进行热交换而放热。热管内的工作液在蒸发段吸热蒸发，经传输段(绝热段)流向热管冷凝段，冷凝液由吸液芯送回蒸发段再次循环。随着蓄冰过程的进行，热管蒸发段壁面冰层

Q e Q c 1．喷射器2．毛细液芯；

3．节流阀或毛细管4．封闭壳体

图6

热管喷射式制冷系统图Fig 6Heat pipe/ejector cooler

1．空调器2．热管3．蒸发器4．节流阀5．感温元件

6．冷凝器7．压缩机8．蓄水池9．制冷机组

图7热管式冰蓄冷空调装置示意图

Fig7Heat pipe used in ice storage air conditioner越来越厚，达到规定的厚度即完成蓄冰过程。

当需要空调供冷时，蓄冰池开始融冰放冷，冷冻水泵将蓄冰池内的冷冻水送到空调负荷端，通过风机盘管向室内吹送冷风。温度较高的回水直接进入结冰的热管外蓄冰池内循环流动，使热管外表面的冰层逐渐融化。由于空调回水可与冰直接接触，因而融冰速率高。放冷温度为1℃～2℃，充冷温度为-4℃～-9℃。C.J.Chen等人把分离式热管蓄冰应用在渔船上，混合物（氯化钙和活性炭）——氨水为工质对，蓄冰的冷却系数是传统最佳化学吸附式蓄冰的1.6～3.5倍。

3.9热管技术在太阳能制冷中的应用

热管式太阳能空调制冷系统[14]由太阳能集热器、溴化锂吸收制冷系统、数台循环泵、蓄热的水箱、辅助电加热器、两个冷却器和连接管路等辅助器件以及控制系统组成，如图8所示。循环水由循环泵输入水箱，热管吸收太阳能在水箱加热循环水，水的温度升高，由另一台循环泵输送到溴化锂吸收式制冷装置的发生器，将热量释放给发生器，水返回水箱。吸收器的冷却水由循环水泵输送到空气冷却器循环冷却，冷凝器产生的热量，由另一台循环水泵输送到另一个空气冷却器(大型的可考虑用冷却塔)。整个空调系统由三个流通环路组成，即发生器流通环路、制冷水流通环路和冷却水流通环路。各流通环路流量、温度都由流量计与温度传感器测定。辅助电加热器则是在夜间或集热器工作不正常时加热水以保证制冷效果。

图8热管式太阳能空调系统结构原理图

Fig8Solar air conditioning with heat pipe

热管式真空管技术的发展，为太阳能吸收式制冷系统的广泛利用奠定了坚实基础。太阳能热管吸收式制冷系统的实用化在很大程度上取决于太阳能集热器，采用热管式真空管作为集热器的具有极大优越性。热管式太阳能空调制冷系统是间歇式系统，加入一个辅助电加热器可以保证夜间也能连续制冷，构造不复杂，性能可靠。但稳定性较差，系统的COP值低。提高系统的COP值，实现太阳能驱动下的连续循环是空调制冷系统获得广泛应用的关键。经研究发现：单效溴化锂吸收制冷机的最佳工况是80～100℃，双效的最佳工况是100～160℃，三效的最佳工况是160～250℃。上海交通大学研制的太阳能吸附式制冰机样机，每平方米太阳能集热器每天可产冰5～7kg；1998年提出了一种太阳能吸附式供热与制冷联合循环的复合机装置，利用2m2的太阳能集热器，每天可产90℃的热水60kg，制冰5kg。

4、结语

热管是一种高效传热元件，目前已经在很多领域得到了广泛的应用。热管用于制冷领域，可以回收低品位的热量，提高系统的性能，合理利用能源，减轻对环境的污染。随着人们对高质量生活的要求和冷冻冷藏工业的发展，随着热管研究的不断深入，各种适用于制冷系统的热管装置将不断出现，热管在制冷空调领域将会有更好的应用前景。

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制冷技术设备的现状及其发展

冷凝器的现状研究性报告 冷凝器(Condenser) 制冷系统的机件，能把气体或蒸气转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。大部分汽车上的冷凝器安装在水箱前面。发电厂要用许多冷凝器使涡轮机排出的蒸气得到冷凝；在冷冻厂中用冷凝器来冷凝氨和氟利昂之类的致冷蒸气。石油化学工业中用冷凝器使烃类及其他化学蒸气冷凝。在蒸馏过程中，把蒸气转变成液态的装置称为冷凝器。所有的冷凝器都是把气体或蒸气的热量带走而运转的。 气体通过一根长长的管子（通常盘成螺线管），让热量散失到四周的空气中，铜之类的金属导入性能强，常用于输送蒸气。为提高冷凝器的效率经常在管道上附加热传导性能优异的散热片，加大散热面积，以加速散热。并通过风机加快空气对流的方式把热带走。 一般制冷机的制冷原理压缩机的作用是把工质由低温低压气体压缩成高温高压气体，再经过冷凝器，在冷凝器中冷凝成低温高压的液体，经节流阀节流后，则成为低温低压的液体。低温低压的液态工质送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为高温低压的蒸汽，从而完成制冷循环。 单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。 全球泠凝器行业发展阶段的概况 起源阶段20世纪20年代至70年代 换热器最早起源于欧洲，早期产品（如蛇管式换热器）结构简单，传热面积小，体积大而笨重。随着制造工艺的发展，20世纪20年代出现了板式换热器，30年代瑞典制成螺旋板换热器。英国制成翘板式换热器。60年代中国和瑞典各自独立制成伞板换热器。70年代中期研制出热管式换热器。 成形阶段20世纪70年代末至90年代初 70年代末至90年代，我国已开始自行生产冰箱及空调，国内换热器行业开始发展。换热器生产工艺渐趋成熟与完善。产品结构形式与功能呈现多样化趋势。冰箱用换热器主要形式有丝管式、吹胀式、短片式及板管式等。空调用换

热管技术综述

热管技术综述 热管作为一种具有高换热率、结构简单、工作可靠、良好的等温性等优良性能的换热元件，在生产生活中有着广泛的应用，本文就热管的基本工作原理与形式、几种具体热管的研究现状、热管的应用几方面进行综述。 普通的热管通常由蒸发段和冷凝段组成，中间根据需要可布置绝热段。制造时先将内部抽成负压，再填装工质；工作时，工质从热源吸热蒸发，在小压差作用下流向冷凝段，在冷凝段放热冷凝，凝结液通过壁面金属网或多孔材料（吸液芯）的毛细力作用流回蒸发段，如此循环往复，实现热量由热源向冷源的传递。 在上述基本工作原理下，实际使用中的热管根据环境与用途可能又会有差异。在不同的温度下，热管的工质是不同的，选用工质时需要考虑在工作温度区间内工质要有良好的热性能、与热管材料有较好的兼容性等；在低温下（4~200K），通常会选用氦、氖、氮、氧、甲烷等工质，在中温下（200~700K，这是使用很广泛的温度区间），水具有良好热性能，氨由于与铝、钢等工程材料有更好地相容性也是很好的选择；在高温时（大于700K），通常会采用液态金属，如银、铯、钾、纳、锂等。在液体回流方式上，除了上述的靠毛细力回流外，在某些场合可将热管倾斜或垂直放置使用，这就是重力热管，此时不再需要吸液芯，结构简化，生产方便成本低；另外还有使用磁流体工质、提供旋转离心力、利用渗透力等其他回流方式的热管。实际使用中，根据使用环境的不同，可将热管做成各种形式，如圆柱形、环形、星形等。作为上述使用相变换热原理的热管的延伸，还有使用化学反应的焓变来代替相变的焓变的化学热管，其基本原理是通过可逆反应（又叫蓄热反应）在冷热源处的不同方向的反应热效应相反来实现热量的传递，可以想见，这类热管的重要课题是寻找可逆性好、正反反应速度都很大的蓄热反应。 热管具有众多优点：由于热管通过相变换热同时内部热阻小，其传热系数很大；由于工质蒸汽的饱和蒸汽压决定温度，它的等温性很好；由于内部压力小，蒸发段受热后蒸汽以近似音速前进，故响应特性好；同时机构简单，体积小、重量轻，维修方便；没有运动件，工作可靠；可工作在失重状态，从而可用于空间器件。上述优良性能使热管获得了广泛的应用。 热管有各种各样的种类，一些新型的热管如平板热管、环路热管、脉动热管等。 平板热管是由两块平行的板壳和吸液芯组成，通道截面为扁平的矩形。目前，出现了由多个微型热管平行排列组成的新型平板热管，它的两块平行紫铜板中间采用焊接的方式固定若干互相平行的细铜丝，其中每相邻两根铜丝和上下两块紫铜板之间围成一个通道，通道截面由两条半圆曲线和两条平行直线构成。平板热管具有质量轻、良好的启动性和均温性的优势，用热管基板代替金属基板能大大强化基板的热扩散，为与电子元件一体化封装提供了条件，因此平板热管成为目前电子元件散热方面的研究热点，在国外已经得到应用，然而在国内还没有很好实现产业化，主要原因是：虽然目前关于平板热管的研究较多，但平板热管的内部结构优化缺乏完善的理论模型指导设计；已有学者通过建立复杂的三维模型来分析平板热管，但研究还不够深入，尚待加强；加工制造上，对于提高平板热管的尺寸精度、毛细结构的附着等仍存在许多问题，必须改进加工技术与封装工艺。这些都当成为平板热管进一步开发研究实现产业化的努力方向。 环路热管是一种新型热控技术，正逐渐应用于空间飞行器的热控制，成为高功率航天器热控制的有效控制手段之一，同时也是各国航天部门研究的重要内容。

制冷技术试卷A

制冷技术试卷A 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

昆明理工大学试卷（A）考试科目：制冷技术考试日期：命题教师： 学院：建工专业班级：学生姓名：学号：任课教师：吗上课班级：考试座位号： 一、填空题（每空1分，共40分） 1、制冷是指用人工的方法将被冷却对象 的热量移向周围环境介质，使其达到低于环境介质的温度，并在所需时间内维持一定的低温。 2、最简单的制冷机由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四个部件并依次用管道连成封闭的系统所组成。 3、蒸气压缩式制冷以消耗机械能为补偿条件，借助制冷剂的相变将热量从低温物体传给高温环境介质。 4、节流前液体制冷剂的过冷会使循环的单位质量制冷量变大；单位理论压缩功不变。 5、制冷机的工作参数，即蒸发温度、过热温度、冷凝温度、过冷温度，常称为制冷机的运行工况。

6、?逆卡诺制冷循环是一个理想循环，由两个等温过程和两个等熵过程组成。 7、? 活塞式压缩机按密封方式可分为开启式、半封闭式和全封闭式三类。 8、? 活塞式压缩机的输气系数受余隙系数、节流系数、预热系数、气密系数影响。 9、壳管式冷凝器管束内流动的是冷却水，管间流动的是制冷剂。 10、? 空调用制冷系统中，水系统包括冷却水系统和冷冻水系统。 11、活塞式压缩机的理想工作过程包括吸气、压缩和排气 三个过程。 12、常用的载冷剂有水、盐水溶液、有机化合物溶液。 13、按制冷剂供液方式，可将蒸发器分为满液式、非满液式、循环式和淋激式四种。 14、氟利昂系统中若存在过多的水分，则易发生冰塞现象，故系统中必须安装干燥装置。 15、为了防止湿蒸汽进入压缩机造成液击现象，压缩机的吸气要有一定的过热度。

废热驱动制冷技术的开发

废热驱动制冷技术的开发 在“废热驱动制冷及节能技术和相关产品的研发”方向上，重点深入研究新型扩散吸收式制冷系统的工作特性，系统匹配、高效运行等问题，研制、开发高效节能的制冷、空调产品，并研究这些产品的规模生产技术和装置的设计理论和软件，形成小批量生产能力，把产品推向市场。进一步开发相关产品规模生产技术，以满足市场需要。 废热驱动制冷技术的开发 必要性 《国家中长期科学和技术发展规划纲要》“1.能源（1）工业节能”中明确指出要“重点研究开发…机电产品节能技术…能源梯级综合利用技术”，所以，我们选择“废热驱动制冷及节能技术和相关产品的研发”作为研发方向之一，废热即是在人们的生产（工业）、生活中利用各种能源从事生产、生活活动后，产生的排入大气、河流等外部环境中不再使用的高温气体或液体中含有的可供再次利用的热能。现代社会存在大量工业及生活废热，充分利用这些废热，使之成为可用能源，对于缓解能源压力，具有重大意义。原有的压缩式制冷技术，由于使用的含氟工质会导致臭氧层破坏，温室效应增加，造成全球气候变暖。因此，开发替代工质和新的制冷技术成为当务之急。本项目来源于国家的宏观节能环保政策和市场需求，随着现代工业的迅速发展，能源的消耗量也大幅度增加，工业和生活废热大幅增多，而对制冷的需求几乎涵盖了所有的领域，因此，如何利用工业和生活废热来制冷成为制冷领域的发展潮流。该技术可以采用不同的低品位（90℃以上）热源（如尾气、烟气、蒸汽、热水）作为动力，而且制冷量可大可小，大到可以运用于上百万千卡的工程，小到可以运用在几千卡的手提式冰箱上，具有广阔的市场空间。 应用场合 ? 1)电力行业的余热利用;2）海洋捕鱼业—渔船柴油机尾气制冰机;3）石油行业—新型还可以应用于以下系列产品的开发： ? 轻烃回收制冷装置;4）汽车行业—汽车尾气冰箱、冷藏车、空调； 5）农村沼气冰箱、冰柜等；6）其他行业。 技术特点及余热品质 ? 技术特点： 废热驱动高效智能化制冷技术主要是充分利用各种生产工艺系统中的废热源，通过能量的转换，就可获得生活或生产工艺需求的冷媒。可以100%的节省为获得较高品位冷媒而消耗的能源。 可以利用的废（余）热源品质： 废（余）热水：温度为90℃～140℃

数据中心制冷技术的应用及发展V2 1

数据中心制冷技术的应用及发展 摘要：本文简要回顾了数据中心制冷技术的发展历程，列举并分析了数据中心发展各个时期主流的制冷技术，例如：风冷直膨式系统、水冷系统、水侧自然冷却系统及风侧自然冷却系统等。同时，分析了国内外数据中心制冷技术的应用差别及未来数据中心制冷技术的发展趋势。 关键词：数据中心；制冷；能效；机房；服务器 Abstract This paper briefly reviews the development of data center cooling technology, enumerates and analyzes the cooling technologies in data center development period. The enumerated technologies includes direct expansion air-conditioning system, water side cooling system, water side free cooling system and air side free cooling system, etc. At the same time, the paper analyzes the difference of data center cooling technology application between the domestic and overseas as well as the tendency of data center cooling technology in the future. Key words data center; cooling; efficiency; computer room; server 1前言 随着云计算为核心的第四次信息技术革命的迅猛发展，信息资源已成为与能源和材料并列的人类三大要素之一。作为信息资源集散的数据中心正在发展成为一个具有战略意义的新兴产业，成为新一代信息产业的重要组成部分和未来3-5 年全球角逐的焦点。数据中心不仅是抢占云计算时代话语权的保证，同时也是保障信息安全可控和可管的关键所在，数据中心发展政策和布局已上升到国家战略层面。 数据中心是一整套复杂的设施。它不仅仅包括计算机系统和其它与之配套的设备（例如通信和存储系统），还包含配电系统、制冷系统、消防系统、监控系统等多种基础设施系统。其中，制冷系统在数据中心是耗电大户，约占整个数据中心能耗的30~45%。降低制冷系统的能耗是提高数据中心能源利用效率的最直接和最有效措施。制冷系统也随着数据中心的需求变化和能效要求而不断发展。下文简要回顾和分析了数据中心发展各个时期的制冷技术应用，并展望了未来数据中心的发展方向。 2风冷直膨式系统及主要送风方式 1994年4月，NCFC（中关村教育与科研示范网络）率先与美国NSFNET直接互联，实现了中国与Internet全功能网络连接，标志着我国最早的国际互联网络的诞生。

制冷技术概述

第一章概论 1.1制冷技术及其应用 1.1.1.制冷的基本概念 制冷技术是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。制冷是指用人工的方法在一定的时间和空间内从低于环境温度的空间或物体中吸取热量，并将其转移给环境介质，制造和获得低于环境温度的技术。能实现制冷过程的机械和设备的总和称为制冷机。 制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷剂在制冷机中循环流动并与外界发生能量交换，实现从低温热源吸取热量，向高温热源释放热量的制冷循环。由于热量只能自动地从高温物体传给低温物体，因此制冷的实现必须消耗能量，所消耗能量的形式可以是机械能、电能、热能、太阳能、化学能或其它可能的形式。 制冷几乎包括了从室温至0K附近的整个热力学温标。在科学研究和工业生产中，常把制冷分为普通制冷和低温制冷两个体系。根据国际制冷学会第13届制冷大会（1971年）的建议，将120K 定义为普冷与低温的分界线。在120K和室温之间的温度范围属于“普冷”，简称为制冷；在低于120K 温度下所发生的现象和过程或使用的技术和设备常称为低温制冷或低温技术，但是，制冷与低温的温度界线不是绝对的。 1.1. 2.制冷技术的应用 制冷技术几乎与国民经济的所有部门紧密联系，利用制冷技术制造舒适环境以保障人身健康和工作效率；利用制冷技术生产和贮存食品；利用制冷技术来保证生产的进行和产品质量的要求。制冷技术的应用几乎渗透到人类生活、生产技术、医疗生物和科学研究等各领域，并在改善人类的生活质量方面发挥巨大的作用。 1.1. 2.1.商业及人民生活 食品冷冻冷藏和空气调节是制冷技术最重要的应用之一。 商业制冷主要用于对各类食品冷加工、冷藏贮存和冷藏运输，使之保质保鲜，满足各个季节市场销售的合理分配，并减少生产和分配过程中的食品损耗。典型的食品“冷链”由下列环节组成：现代化的食品生产、冷藏贮运和销售，最后存放在消费者的家用冷藏冷冻装置内。 舒适性空气调节为人们创造适宜的生活和工作环境。如大中型建筑物和公共设施的空调，各种交通运输工具的空调装置，家用空调等。近年来，家用空调器已成为我国居民消费的热点家电产品之一。2003年我国家用空调器的年产量达3500万台，出口1000多万台，中国已成为世界空调产品的生产基地，产量约占世界总产量的40%。 工业空调不仅为在恶劣环境中工作的员工提供一定程度的舒适条件，而且也包括有利于生产和制造而作的空气调节。如：在冷天或炎热环境中，以维持工人可以接受的工作条件；纺织业、精密制造、电子元器件生产和生物医药等生产行业为了保证一定的产品质量和数量，需要空气调节系统提供合适的生产环境。 1.1. 2.2.工农业生产

制冷技术试卷及答案(参考模板)

一．填空题每题 3 分，共 30 分 1?制冷是指用（人工）的方法将（被冷却对象）的热量移向周围环境介质，使其达到低于环境介质的温度，并在所需时间内维持一定的低温。 2?最简单的制冷机由（压缩机）、（冷凝器）、（节流阀）和（蒸发器）四个部件并依次用管道连成封闭的系统所组成。 3?蒸气压缩式制冷以消耗（机械能）为补偿条件，借助制冷剂的（相变）将热量从低温物体传给高温环境介质。 4?节流前液体制冷剂的过冷会使循环的单位质量制冷量（变大）；单位理论压缩功（不变）。 5?制冷机的工作参数，即（蒸发温度）、（过热温度）、（冷凝温度）、（过冷温度），常称为制冷机的运行工况。 6?在溴化锂吸收式制冷装置中，制冷剂为（水），吸收剂为（溴化锂）。 7?活塞式压缩机按密封方式可分为（开启式）、（半封闭式）和（全封闭式）三类。 8?活塞式压缩机的输气系数受（余隙容积）、（吸、排气阀阻力）、（气缸壁与制冷剂热交换）、（压缩机内部泄漏）影响。 9?壳管式冷凝器管束内流动（水），管间流动（制冷剂）。 10?空调用制冷系统中，水管系统包括（冷却水）系统和（冷冻水）系统。 二．单项选择题每小题 2 分，共 20 分 1?空调用制冷技术属于 (A ) A ．普通制冷 B ．深度制冷 C ．低温制冷 D ．超低温制冷 2?下列制冷方法中不属于液体汽化法的是（ B） A ．蒸气压缩式制冷 B ．气体膨胀制冷 C ．蒸汽喷射制冷 D ．吸收式制冷 3?下列属于速度型压缩机的是（D ） A ．活塞式压缩机 B ．螺杆式压缩机 C ．回转式压缩机 D ．离心式压缩机 4?将制冷系统中不能在冷凝器中液化的气体分离掉的设备是（C ） A. 油分离器 B. 气液分离器 C. 空气分离器 D. 过滤器

复合热源驱动的吸收式制冷系统的控制策略研究

ＦＬＵＩＤＭＡＣＨＩＮＥＲＹＶ０１．３４，Ｎｏ，２，２００６ 文章编号：１００５—０３２９（２００６】０２—００鹋——０４ 复合热源驱动的吸收式制冷系统的控制策略研究 文柏通，顾建明，陆震 （上海交通大学，上海２（１００３０） 摘要：采用系统建模和仿真的方法，对提高复合热源驱动的吸收式制冷机的运行性能进行了研究，找到了一种满足部分负荷下ＣＯＰ最优的控制策略。 关键词：复合热源驱动；吸收式制冷机；控制策略 中图分类号：Ｔｌｌ６５７文献标识码：Ａ ＲｅｓｅａｒｃｈｆｏｒｔｈｅＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｆｔｈｅＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＣｈｉｌｌｅｒＤｒｉｖｅｎｂｙＨｙｂｒｉｄＨｅａｔＳｏｕｒｃｅ ＷＥＮＢｏ－ｔｏｎｇ，ＧＵＪｉａｎ－ｍｌｎｇ，ＬＵＺｈｅｎ （ｓｈａＩｌ对１ａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００３０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｈｏｗｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅａｌｘ”ｆｆ，ｔｉｏｎｃｈｉｌｌｅｒｄｒｉｖｅｎｂｙｈｙｂｒｉｄｈｅａｔｓ０㈣ＬＩｌｌＤＬ吐ａｒｉａ— ｌｙｚｉｎｇｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｉｎｔｈｅｗａｙｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＡｎｄｏｎｅｃｏｒｌｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｈａｄｂｅｅｎｆｏｕｎｄｔｏｍｆｌｋｅｔｈｅｄｒｉｌｌｅｒｈａｖｅｏｐｔｈｉｍｌＣＯＰｕｎｄｅｒＰ８ｒｔｌｄｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇｌｏａｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｖｅｎｂｙｈｙｂｒｉｄｈｅａｔｓｏｕｌｅｅｓ；ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈｉｌｌｅｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｌｌ＇ａｔｏｇｙ １引言在目前能源紧缺及冷热电联产（ＣＣＨＰ）技术迅速发展的情况下，对吸收式制冷机组的性能研 究越来越重视。然而，在冷热电联产系统中一般只利用了燃气发动机排放的烟气热量，而对于更低品位的缸套冷却水的热量（约为９０ｏＣ）却未加 以利用。随着能源紧缺问题日益突出，利用燃气 发动机的缸套冷却水所带走的热量问题也渐渐引 起了科技工作者的兴趣。国外对此已经有了探索 性研究，但在国内还鲜有报道。本文以复合热源 驱动的溴化锂吸收式制冷机为研究对象（它既利 用燃气发动机排放的烟气的热量，同时也利用燃 气发动机的缸套冷却水的热量），采用系统建模和 仿真方法研究如何高效利用燃气发动机排出的废 热，即如何通过控制策略的调整，在确保冷媒水出 口温度（６．６７。Ｃ）恒定的情况下，使得复合热源驱动的溴化锂吸收式制冷机在常规运行范围内（实际制冷量在额定制冷量的３０％一１００％范围内变 收稿日期：２００５—０４—１２ 化）的ＣＯＰ达到最大。 ２复合热源驱动的吸收式制冷系统 复合热源驱动的吸收式制冷系统结构如图１所示。 溶液泵图１复合热源驱动的溴化锂制冷系统示意　万方数据万方数据

热管技术及其工程应用

热管技术及其工程应用(2) 晨怡热管2007-6-9 22:07:05 第二章热管及其特性 热管：是一种传热性极好的人工构件，常用的热管由三部分组成：主体为一根封闭的金属管（管壳），内部空腔内有少量工作介质（工作液）和毛细结构（管芯），管内的空气及其他杂物必须排除在外。热管工作时利用了三种物理学原理： ⑴在真空状态下，液体的沸点降低； ⑵同种物质的汽化潜热比显热高的多； ⑶多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动。 从传热状况看，热管沿轴向可分为蒸发段，绝热段和冷凝段三部分。 一.热管的组成 图2.1 热管示意图 1—管壳；2—管芯；3—蒸汽腔；4—工作液 国外资料: (From https://www.wendangku.net/doc/979486660.html,) A traditional heat pipe is a hollow cylinder filled with a vaporizable liquid. A. Heat is absorbed in the evaporating section. B. Fluid boils to vapor phase. C. Heat is released from the upper part of cylinder to the environment; vapor condenses to liquid phase. D. Liquid returns by gravity to the lower part of cylinder (evaporating section).

(Heat Pipes for Dehumidification(除湿气) 热管的管壳是受压部件，要求由高导热率、耐压、耐热应力的材料制造。在材料的选择上必须考虑到热管在长期运行中管壳无腐蚀，工质与管壳不发生化学反应，不产生气体。 管壳材料有多种，以不锈钢、铜、铝、镍等较多，也可用贵重金属铌、钽或玻璃、陶瓷等。管壳的作用是将热管的工作部分封闭起来，在热端和冷端接受和放出热量，并承受管内外压力不等时所产生的压力差。 热管的管芯是一种紧贴管壳内壁的毛细结构，通常用多层金属丝网或纤维、布等以衬里形式紧贴内壁以减小接触热阻，衬里也可由多孔陶瓷或烧结金属构成。如右图所示为几种不同的管芯的结果示意图

热驱动制冷技术与应用

近年来，制冷随着国民经济的发展和人民生活水平的提高得到了空前的发展。同时，制冷技术的进步伴随着相关技术与制冷技术的结合与渗透，呈现出节能化、环保化、智能化的显著特点。相关技术的发展，如新的热驱动制冷技术的发展，有力地促进了制冷技术的进步。 热驱动制冷是指以热能为驱动力的制冷。现指的热驱动制冷循环主要是：溴化锂吸收式制冷、氨水吸收式制冷、喷射式制冷、吸附式制冷。这些制冷循环的制冷机对热源要求不高，可以使用低品位热能。在许多工业生产部门（如化工、冶金等）都具有大量的这种低品位热能，而这些部门在生产中又往往需要很多的冷量，用以空调或其他生产工艺上使用。但随着人口的急剧增加，资源消耗加速，能源危机加剧，人类的命运受到日益严峻的挑战。寻找并利用新的能源，尤其是研究开发可再生性能源，如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等成为当今科技研究热点。制冷机在利用太阳能、地热这些低温热源制冷方面，各种制冷方式都有其独特之处。在上述新能源中，太阳能是一种非常重要的可再生性能源，取之不尽、用之不竭，且具有无污染、安全性好等优点。我国是一个太阳能资源非常丰富的国家，以河北、山西等地为例，该地区的太阳辐射年总量在586～670kJ／cm2，相当于燃烧标准煤200～230kg。可见，有效地利用太阳能对于我们这个人口众多的国家具有非常重要的意义。 利用太阳能驱动实现制冷的研究，是通过采用不同的能量转换方式来实现制冷，目前提出了2种主要方式：（1）实现光－电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷即压缩式太阳能制冷系统，或以电力驱动半导体制冷器实现制冷的系统；（2）进行光－电热转换，以热能驱动实现制冷。由于光电转换技术成本太高，在市场上尚难推广应用，目前研究重点选择后一种方式，主要从以下3个方向着手，即太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能喷射式制冷，并以这3种制冷方法为基础，进一步延伸出一些新的综合制冷方法。其中太阳能吸收式制冷和太阳能喷射式制冷都已进入了应用阶段，而太阳能吸附式制冷还处在试验研究阶段。 太阳能吸收式制冷技术是利用吸收剂的吸收和蒸发特性进行制冷的技术，根据吸收剂的不同，分为氨水吸收式制冷和溴化锂－水吸收式制冷2种。它以太阳能集热器收集太阳能产生热水或热空气，再用太阳能热水或热空气代替锅炉热水输入制冷机中制冷。由于造价、工艺、效率等方面的原因，这种制冷机不宜做得太小。一般用于较大型的制冷设备，如中央空调系统、大型冷冻库等。下面着重介绍高效低成本的太阳能空调系统。 利用太阳能驱动制冷空调可减少电力消耗，减轻发电过程煤炭直接燃烧所带来的大气污染、酸雨、温室效应、化石能源枯竭等问题，因而受到国内外广泛关注。 目前发展太阳能空调的最大障碍是初始投资较大；其次，效率偏低和太阳能辐射与空调负荷的日周期性不相符合的问题也影响了太阳能空调的实际应用。 1高效低成本太阳能制冷空调创新方案 如果仅建设单一功能的太阳能空调，则由于其初始投资比现有电压缩式空调以及燃油和燃气型溴化锂吸收式制冷空调方式昂贵得多，因而必然难以引起用户的兴趣。其实，分析太阳能空调设备费用构成，太阳能集热器大约占2／3，所以只要充分发挥太阳能集热器的作用，就可能获得良好的经济效益。按照上述思路，以热水需求量来确定空调负荷供应量的太阳能空调和热水站综合系统方案的设计理念，瞄准城市建筑物屋顶建立以建筑物为单元的供应的太阳能利用系统。由于太阳能空调所需的集热器面积通常是空调房间面积的0.3～1倍，即每户大约需要集热器20m2以上，而每个家庭生活热水所需集热器仅需2～3m2。所以大面积的集热器生产的热水如果仅供应自己的太阳能空调使用根本用不完，在非空调季节热水器的闲置也是一种浪费。综合方案既满足了包括底层住户在内的所有住户使用经济实惠的太阳能热水的愿望，又节省了部分住户用于空调的费用，由于集热器的投资费用被所有热水用户分摊，太阳能空调用户所增加的投资仅仅是制冷机和室内风机盘管等，而这部分的投资可很快在节省的空调电费中回收。由于溴化锂吸收式制冷机本身在消耗较高温度热水的同时还产生数量更多的中温热水，可设置调温换热器来满足生活热水温度要求，所以无须担心因使用了空调而影响生活热水供应。 其次，从高效率与蓄能的角度来看，应采用以双效循环和单效溴化锂循环耦合蓄能运行的方式。在日照时段，当集热器产生的热源温度在140℃以上时可按双效循环运行提供空调制冷量，并进行蓄热，而在无日照时段或热源温度下降到140℃以下时切换为热水型单效循环，利用蓄热驱动制冷机组运行，直至蓄能罐中的热水温度下降到85℃左右单效循环无法运行为止。由于双效与单效循环之间热源利用温差很大，单位体积的蓄能罐可以蓄取较多的能量。其蓄能密度与冰蓄冷相当，在正常天气情况下有可能无需用辅助能源而完全靠太阳能进行昼夜空调。因为若使用燃气等备用能源则不仅系统复杂，而且因运行费用增大而在多用户费用分摊问题上容易引起纠纷，不如由住户将普通电空调作为备用更为简单实用。 聚光型太阳能集热器有单轴跟踪聚光型槽式集热器和CPC 非跟踪聚光热管型集热器等。前者初投资和运行维护费用都较大，且因难以承受屋顶处可能出现的强风而并不适合于安装在屋顶；后者相对较简单、可靠，但热管型集热器的成本费用仍然偏高。新型非跟踪聚光型太阳能真空集热器，其特点是靠带吸收翅片的金属螺旋管承压，置于双层透明真空玻璃管内，以减少对流及传导散热损失；并在双层透明真空玻璃管夹层内设置聚光反射板，由于回避了金属与玻璃的焊接等影响质量合格率和增大成本的因素以及聚光反射板在空气中的氧化问题，该技术方案成本较低，可靠性提高，且容易实现与建筑物体一体化。 另一方面的创新是溴化锂吸收式制冷机的换热器结构型式。溴化锂吸收式制冷机有发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和溶液热交换器等众多换热器，由于管壳式换热器不适合用于小型溴化锂制冷机，需要有改进方案。远大集团在其开发的户式燃气中央空调中采用螺旋盘管。此外，围绕高效紧凑的波纹板换热器的研究，已 热驱动制冷技术与应用 夏楠1夏莎莉2 （1.江苏省设备成套有限公司，江苏南京210009；2.苏州轨道交通有限公司，江苏苏州215006）摘要：对新的热驱动制冷技术进行了介绍，着重对太阳能吸收式制冷技术的应用范围，以及在实际应用中的效果进行了分析，找出影响目前发展太阳能空调的障碍，提出高效低成本太阳能制冷空调创新方案。 关键词：热驱动制冷；太阳能吸收式制冷；高效低成本 工艺与技术◆Gongyi yu Jishu 132

制冷技术与应用考试试题及答案

@@学院 2011-2012学年第 二 学期 《 制冷技术与应用》期末考试试卷 年级 10级 专业 供暖通风 层次：普通高职 普通本科 （本试卷考试时间120分钟 满分100分） 一、选择题（每空2分,共30分）： 1、用于食品冷却的房间称为冷却间，冷却间的温度通常为（ ）左右。 A 、—23~—30℃ B 、—15℃ C 、0℃ D 、—35℃ 2、( )是决定物体间是否存在热平衡的物理量。 A 、温度 B 、比体积 C 、压力 D 、热量 3、蒸气定压发生的过程中，不包括（ ）区域。 A 、未饱和液体 B 、过热蒸气 C 、湿饱和蒸气 D 、饱和蒸气 4、当几根毛细管并联使用时，为使流量均匀，最好使用（ ）。安装时 要垂直向上。 A 、分液器 B 、电子膨胀阀 C 、热力膨胀阀 D 、感温包 5、水果采后生理活动不包括（ ）。 A 、呼吸作用 B 、蒸发作用 C 、光合作用 D 、激素作用 6、冷库的集中式制冷系统中，双级压缩还需增加一个（ ）。 A 、蒸发回路 B 、冲霜回路 C 、供热回路 D 、冷却回路 7、气调库在结构上区别于冷藏库的一个最主要的特征是（ ）。 A 、安全性 B 、观察性 C 、气密性 D 、调压性 8、610F80G —75G 中，610是指（ ）。 A 、开启式6缸V 型，缸径为100mm B 、开启式6缸Y 型，缸径为100mm C 、开启式6缸S 型，缸径为100mm D 、开启式6缸W 型，缸径为100mm 9、制冷量大、效率高、易损件少、无往复运动、制冷量可实现无极调控等优点 属于（ ）压缩机。 A 、离心式 B 、螺杆式 C 、涡旋式 D 、滚动转子式 10、冷库容量不包括（ ）。

外文翻译--制冷技术发展的历史-精品

制冷技术发展的历史 在史前时代，人类已经发现在食物缺少的季节里，如果把猎物保存在冰冷的地窖里或埋在雪里，就能保存更长的时间。在中国，早在先秦时代已经懂得了采冰，储冰技术。 希伯来人，古希腊人和古罗马人把大量的雪埋在储藏室下面的坑中，然后用木板和稻草来隔热，古埃及人在土制的罐子里装满开水，并把这些罐子放在他们上面，这样使罐子抵挡夜里的冷空气。在古印度，蒸发制冷技术也得到了应用。当一种流体快速蒸发时，它迅速膨胀，升起的蒸汽分子的动能迅速增加，而增加的能量来自周围的环境中，周围环境的温度因此而降低。 在中世纪时期，冷却食物是通过在水中加入某种化学物质像硝酸钠或硝酸钾，而使温度降低，1550年记载冷却酒就是通过这种方法。这就是制冷工艺的起源。 在法国冷饮是在1660年开始流行的。人们用装有溶解的硝石的长颈瓶在水里旋转来使水冷却。这个方法可以产生非常低的温度并且可以制冰。在17世纪末，带冰的酒和结冻的果汁在法国社会已非常流行。 第一次记载的人工制冷是在1784年，威廉库伦在格拉斯各大学作了证明。库伦让乙基醚蒸汽进入一个部分真空的容器，但是他没有把这种结果用于任何实际的目的。 在1799年冰第一次被用作商业目的，从纽约市的街道运河运往卡洛林南部的查尔斯顿市，但遗憾的是当时没有足够的冰来装运。英格兰人Frederick Tuder和Nathaniel Wyeth看到了制冰行业的巨大商机，并且在18世纪上半叶，通过自己的努力革新了这个行业。Tudor主要从事热带地区运冰，他尝试着安装隔热材料和修建冰房，从而使冰的融化量从66%减少到8%，Wyeth发明了一种切出相同冰块的方法，即快速又便捷，从而使制冰业发生了革命性变化，同时也减少了仓储业，运输业和销售业由于管理技术所造成的损失。 在1805年，一名美国发明者Oliver Evans设计了第一个用蒸汽代替液体的制冷系统，但Evans从来没有制造出这种机器。不过美国的一位内科医生John. Gorrie制造了一个相似的制冷机器。

热管技术及其在热能工程中的应用

文章编号：1004-8774（2003）03-24-04 热管技术及其在热能工程中的应用 收稿日期：2002-09-09 何天荣 （湖南大学衡阳分校，湖南421101） 摘要：热管技术越来越得到人们的重视，热管的应用也日益广泛。然而，热管技术在热能动力工程上的应用还处于初期阶段。文章在介绍热管技术基本知识的基础上，介绍了热管技术在热能工程中的应用的几个方面及安全问题，用以推动热管技术的进一步发展。 关键词：热管技术；热能工程；应用与安全 中图分类号：Tk172.4 文献标识码：B Heat Pipe Technology and its Application in Thermal Engineering HE Tian-rong Abstract：Heat pipe technoIogy is getting more and more regards，and its appIications are aIso extensive increasingIy. However，in thermaI power engineering，it is stiII being earIy stage.In this paper，after the basic knowIedge of heat pipe technoIogy is introduced，we anaIyze severaI kinds of appIication of heat pipe technoIogy in thermaI engineering and security probIem thereof，in order to impeI it to deveIop further. Key words：Heat pipe technology；Thermal engineering；Application and security 1 前言 1964年热管诞生于美国的洛斯?阿拉莫斯（Los AIamos）科学实验室，1967年该实验室首次将一支实验用水热管送上了地球卫星轨道，1968年热管第一次用于测地卫星GEOS-!，用来控制仪器的温度。除空间技术外，热管相继为电子工业所采用，用来冷却电子管、半导体元件和集成电路板等电子元件，并应用于机械、电机部件的冷却。20世纪70年代热管应用于医用手术刀，随后应用的新领域是能源工程。国外用于余热回收和空调的热管换热器已部分商品化。并开展了热管技术在太阳能和地热利用方面的研究。1972年我国研制出第一根热管，它是以钠为工质的，接着研制了以氨、水、导热油为工质的热管。 热管除了在宇航、石化、电子、机械、轻纺工业及医学上的应用外，目前热管已逐渐应用于热能工程，并显示出它的强大优势。 2 热管的基本结构及原理 2.1 热管的基本结构 热管是由管壳、管芯（或称吸液管）和工作液体三部分组成，如图1所示。管壳是由碳钢、不锈钢、铜等金属材料制造的能承受一定压力的完全密闭的管状容器，内部空腔具有较高的原始真空度。管芯是紧贴管壁的由毛细多孔结构材料制成，它一般为金属丝网或烧结的金属粉末。工业用热管也有采用槽道吸液结构或丝网与槽道复合结构。工作液体是热管工作时传递热量的工作介质，一般有水、氨、甲醇、丙酮、R-21、R-113等，其中水的工作范围为45~210C。工作液在热管内呈气态和液态两种工作状态，它是在热管处于真空状态下被充入，并填满毛细材料中的微孔，然后予以密封的。 2.2 热管的工作原理 如图1所示，热管一端为蒸发段，中间一段为绝热段（即与外界无热交换），另一端为冷凝段。当蒸发段受热时，毛细材料中的液体蒸发产生蒸汽流向另一端冷凝段。冷凝端由于放热冷却使蒸汽又凝结成液体，液体再沿毛细多孔材料流回蒸发段，如此不断循环，将热量从一端传到另一端。从热管内部的工作过程来看，也对应分成三个工作段，即汽化段、输运段和放热凝结段。利用这种原理工作的热管称为毛细管式热管。 42工业锅炉2003年第2期（总第78期）

制冷技术试卷一及答案

．填空题每题 3 分，共30分 1?制冷是指用（）的方法将（）的热量移向周围环境介质，使其达到低于环境介质的温度，并在所需时间内维持一定的低温。 2?最简单的制冷机由（）、（）、（）和（）四个部件并依次用管道连成封闭的系统所组成。 3?蒸气压缩式制冷以消耗（）为补偿条件，借助制冷剂的（）将热量从低温物体传给高温环境介质。 4?节流前液体制冷剂的过冷会使循环的单位质量制冷量（）；单位理论压缩功（）。 5?制冷机的工作参数，即（）、（）、（）、（），常称为制冷机的运行工况。 6?在溴化锂吸收式制冷装置中，制冷剂为（），吸收剂为（）。 7?活塞式压缩机按密封方式可分为（）、（）和（）三类。 8?活塞式压缩机的输气系数受（）、（）、（）、（）影响。 9?壳管式冷凝器管束内流动（），管间流动（）。 10?空调用制冷系统中，水管系统包括（）系统和（）系统。 二．单项选择题每小题 2 分，共20分 1?空调用制冷技术属于（） A.普通制冷 B.深度制冷 C.低温制冷 D.超低温制冷 2?下列制冷方法中不属于液体汽化法的是（） A.蒸气压缩式制冷 B.气体膨胀制冷 C.蒸汽喷射制冷 D.吸收式制冷 3?下列属于速度型压缩机的是（） A.活塞式压缩机 B.螺杆式压缩机 C.回转式压缩机 D.离心式压缩机

4?将制冷系统中不能在冷凝器中液化的气体分离掉的设备是（） A.油分离器 B.气液分离器 C.空气分离器 D.过滤器 5?（）一定能够提高制冷循环的制冷系数。 A.蒸气有害过热 B.液体过冷 C.回热循环 D.蒸气有效过热 6?国际上规定用字母（）和后面跟着的数字作为表示制冷剂的代号。 A. A B. L C. R D. Z 7?制冷剂压焓图中，等温线在液体区是（）。 A.竖直线 B.水平线 C.向右下曲线 D.其它曲线 8?冷凝温度一定，随蒸发温度下降，制冷机的制冷量（） A.增大 B.减小 C.不变 D.不能确定9?活塞式压缩机活塞在气缸中由上止点至下止点之间移动的距离称为（）A.气缸直径B.活塞位移C.活塞行程D.余隙容积10?制冷系统中，油分离器安装在（）之间。 A.蒸发器和压缩机 B.压缩机和冷凝器 C.冷凝器和膨胀阀 D.膨胀阀和蒸发器 三.判断题每小题1分，共10 分 1?制冷是一个逆向传热过程，不可能自发进行。（）2?制冷循环中应用液体过冷对改善制冷循环的性能总是有利的。（）3?制冷循环中应用蒸气过热是为了提高制冷循环的制冷系数。（）4?若制冷剂中含有水，则压缩机压缩过程为湿压缩。（） 5?回热循环中的过热属于蒸气有效过热。（）

半导体制冷技术

半导体制冷技术 实物图 半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，是从50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。 1834年，法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝，再将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上，通电后，他惊奇的发现一个接头变热，另一个接头变冷；这个现象后来就被称为"帕尔帖效应"。"帕尔帖效应"的物理原理为：电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量。反之，就需要从外界吸收热量（即表现为制冷）。 所以，"半导体制冷"的效果就主要取决于电荷载体运动的两种材料的能级差，即热电势差。纯金属的导电导热性能好，但制冷效率极低（不到1%）。半导体材料具有极高的热电势，可以成功的用来做小型的热电制冷器。但当时由于使用的金属材料的热电性能较差，能量转换的效率很低，热电效应没有得到实质应用。直到本世纪五十年代，苏联科学院半导体研究所约飞院士对半导体进行了大量研究，于1945年前发表了研究成果，表明碲化铋化合物固溶体有良好的致冷效果。这是最早的也是最重要的热电半导体材料，至今还是温差致冷中半导体材料的一种主要成份。约飞的理论得到实践应用后，有众多的学者进行研究到六十年代半导体致冷材料的优值系数，达到相当水平，才得到大规模的应用。80年代以后，半导体的热电制冷的性能得到大幅度的提高，进一步开发热电制冷的应用领域。 二、半导体制冷片制冷原理 原理图

2018制冷技术试卷及答案1115

1、制冷是指用（人工）的方法将（被冷却对象）的热量移向周围环境介质，使其达到低于环境介质的温度，并在所需时间内维持一定的低温。 2、最简单的制冷机由（压缩机）、（冷凝器）、（节流阀）和（蒸发器）四个部件并依次用管道连成封闭的系统所组成。 3、蒸气压缩式制冷以消耗（机械能）为补偿条件，借助制冷剂的（相变）将热量从低温物体传给高温环境介质。 4、节流前液体制冷剂的过冷会使循环的单位质量制冷量（变大）；单位理论压缩功（不变）。 5、制冷机的工作参数，即（蒸发温度）、（过热温度）、（冷凝温度）、（过冷温度），常称为制冷机的运行工况。 6、在溴化锂吸收式制冷装置中，制冷剂为（水），吸收剂为（溴化锂）。 7、活塞式压缩机按密封方式可分为（开启式）、（半封闭式）和（全封闭式）三类。 8、活塞式压缩机的输气系数受（余隙容积）、（吸、排气阀阻力）、（气缸壁与制冷剂热交换）、（压缩机内部泄漏）影响。 9、壳管式冷凝器管束内流动（水），管间流动（制冷剂）。 10、空调用制冷系统中，水管系统包括（冷却水）系统和（冷冻水）系统。 1、空调用制冷技术属于（A） A.普通制冷 B.深度制冷 C.低温制冷 D.超低温制冷 2、下列制冷方法中不属于液体汽化发的是（B） A.蒸汽压缩式制冷 B.气体膨胀制冷 C.蒸汽喷射制冷 D.吸收式制冷 3、下列属于速度型压缩机的是（D） A.活塞式压缩机 B.螺杆式压缩机 C.回转式压缩机 D.离心式压缩机

4、将制冷系统中不能在冷凝器中液化的气体分离掉的设备是（C） A.油分离器 B.气液分离器 C.空气分离器 D.过滤器 5、（B）一定能够提高制冷循环的制冷系数。 A.蒸汽有害过热 B.液体过冷 C.回热循环 D.蒸汽有效过热 6、国际上规定用字母（C）和后面跟着的数字作为表示制冷剂的代号。 A.A B.L C.R D.Z 7、制冷剂压焓图中，等温线在液体区是（A） A.竖直线 B.水平线 C.向右下曲线 D.其他曲线 8、冷凝温度一定，随蒸发温度下降，制冷机的制冷量（B） A.增大 B.减小 C.不变 D.不能确定 9、活塞式压缩机活塞在气缸中由上止点至下止点之间移动的距离称为（C） A.气缸直径 B.活塞位移 C.活塞行程 D.余隙容积 10、制冷系统中，油分离器安装在（B）之间。 A.蒸发器和压缩机 B.压缩机和冷凝器 C.冷凝器和膨胀阀 D.膨胀阀和蒸发器 1、制冷是一个逆向传热过程，不可能自发进行（√） 2、制冷循环中应用液体过冷对改善制冷循环的性能总是有利的（√） 3、制冷循环中应用蒸汽过热是为了提高制冷循环的制冷系数（×） 4、若制冷剂中含有水，则压缩机压缩过程为湿压缩（×） 5、回热循环中的过热属于蒸气有效过热（×） 6、回热器只用于氟利昂制冷系统（√） 7、为了防止冰堵，所有制冷系统都应安装干燥器（×）