泵辅助毛细相变回路的机理和实验研究中文摘要

针对毛细相变回路（CPL，LHP等）启动困难、运行温度振荡和热传递能力有限等问题，提出一种主动与被动相结合，同时利用工质显热和潜热来传递热量的两相循环装置- - 泵辅助毛细相变回路。此系统主要利用工质相变传递热量，辅以泵增加工质循环量，提高热流密度和传输距离，同时，消除毛细相变回路蒸发器补偿腔内的蒸气相，增强系统运行的稳定性。本研究拟建立泵辅助毛细相变回路的稳态运行模型，研究系统的传热和流动特性；建立能够描述气液界面振荡而引起温度和压力波动的数学模型，考察补偿腔内消除蒸气相对系统稳定性的作用；研制泵辅助驱动的毛细相变回路实验装置和样机，研究其在不同热负荷下的启动特性以及稳态和瞬态运行特性，考察液体流速、工质种类、液体充灌率以及热沉温度对系统运行的影响，并对所建理论模型进行实验验证。通过以上研究，揭示泵辅助毛细相变回路的运行机理，提高两相循环系统的热传递能力和运行稳定性。

本项目提出泵辅助毛细相变回路，解决平面式环路热管小型化后容易出现启动失败、运行温度波动和热传输距离有限等不足。本研究重点分析了系统的热流和压降分布规律，并对系统的热工水力特性进行了计算。建立了系统的动态仿真模型，对系统在不同工况下的动态响应特性进行了预测。设计搭建了四套泵辅助毛细相变回路实验样机，实验探究了热负荷、冷媒温度和微泵功耗变化对系统性能的影响，并对装置性能进行了优化。此外，本研究针对采用不同循环工质的泵辅助毛细相变回路进行了实验研究。为了减小实验系统的质量，采用自主设计的离心微泵替代传统的磁力驱动齿轮泵，并实现了系统与微泵之间的匹配。研究结果发现，泵辅助毛细相变回路能够有效提高系统的运行稳定性，系统的传输距离和传递热流密度均较高。而且，由于分别设计的蒸气管路和液体管路，系统在传递较高热负荷时，所耗费的功耗较低。针对系统的不同运行工况条件，泵辅助毛细相变回路可以自动调节工作模式，启动和变负荷运行灵活。对于采用甲醇为工质的泵辅助毛细相变回路，在控制加热面温度80℃时，系统传递的最大热负荷为170W，对应热流密度为16.8W/cm2。对采用氨工质的实验系统，在控制加热面温度80℃时，系统传递的最大热负荷为340W，对应热流密度为33.4W/cm2。本研究提出的泵辅助毛细相变回路在满足高热流和长距离的输送条件下，系统运行稳定可靠。因此，本项目的研究工作能为未来星载热控领域和其他高热流散热场合提供一种高效可靠的散热手段。 2100433B

本项目研究组合式相变材料均匀并且等速率固液和固固相变过程的传热机理。提出了“均匀等速相变传热”的理论构想并研究实现该构想的条件，将结果用于研究采用现存材料组合达到等速相变的传热过程。该传热过程不仅能够实现热能的等速利用而且热效率比传统相变提高１５－４０％。研究结果可形成强化传热的一种新方法，具有重要的理论价值和应用潜力。

中文名称：辅助回路；英文名称：auxiliarycircuit；其它名称：辅助电路；定义1：除主回路和控制回路以外的所有导电回路。

辅助回路主要是为主控回路提供回路信号和保护，比如互锁和自锁。2100433B

针对目前国内因超声辅助筛分的机理缺乏而导致超声辅助筛分设备盲目设计的现状，提出进行超声辅助细粉物料筛分的机理研究。. 本项目以揭示超声辅助细粉难筛物料筛分的机理为目标，以粉体颗粒技术、超声波技术、散体动力学和机械振动学为基础，综合考虑范德华力、静电力等因素，结合DLVO理论建立细粒物料的团聚模型；采用离散元理论和统计能量方法研究团聚物料在超声激励下运动行为；采用正交试验和优化方法选择典型物料振动与超声筛分时最佳组合参数。. 项目预期将建立振动与超声混合筛分过程的数学模型，获得物料特性与超声频率和振幅的关系，实现典型物料振动与超声筛分时最佳组合参数选择，从而提高细粉物料的筛分效率，彻底掌握超声辅助细粉难筛物料筛分的机理。