气液两相流小型容积泵空化流动热力学特性研究

In order to improve thermal performance and reliability of the ambient energy utilization system and the organic rankine cycle (ORC) waste heat recovery system, the pump in the above system should be with high hydraulic head, small flow, miniature, and low power. A miniature volumetric pump with low power was proposed for the gas-liquid two-phase flow cooling system driven by pump. The dynamic simulation model of the two-phase flow volumetric pump was built up. The dynamic heat and mass transfer, and cavitation flow characteristics were analyzed based on coupling relations between the working fluid temperature, flow, frequency and efficiency. The cavitation mechanism was studied for two-phase cavitation flow. The rules of net positive suction head (NPSH), void fraction, flow pattern, pressure pulse and efficiency were discussed in detail. And the dynamic cavitation thermal performances of the miniature gas-liquid two-phase flow volumetric pump were obtained, which was very helpful to investigate the heat and mass transfer, and flow coupling characteristics of two-phase flow volumetric pump. The results could be used for design and development of the two-phase volumetric pump. The efficiency and reliability of two-phase cooling system could be improved in ambient energy utilization of telecommunication industry and ORC heat recovery of energy field to support the intensive society technically.

为提高大气自然冷源利用系统和有机朗肯循环余热回收利用系统的热力学性能和可靠性，满足气液两相泵驱动循环冷却系统高压头、小流量、紧凑化、低能耗的要求，提出一种适用于气液两相泵驱动循环系统的小型低能耗容积泵，建立两相流容积泵的连续动态数学模型，解析动态空化流动过程中的热、质传递特性和流动阻力特性，分析工质温度、流量及频率等参数与泵效的动态耦合关系，研究两相空化流动中的空泡机理，探讨关键参数空化余量、空泡份额、流型和压力脉冲与泵效的内在联系，得到气液两相流小型容积泵动态空化传热性能曲线，为研究两相容积泵空化传热与流动耦合特性奠定必要的理论基础。研究成果可用于指导气液两相容积泵的设计和产品开发，提高两相循环冷却系统的效率和可靠性，使之服务于通信行业的自然冷源利用和能源领域的有机朗肯余热回收利用，为建立集约型社会提供一定的节能降耗技术保证。

为提高大气自然冷源利用系统和有机朗肯循环余热回收利用系统的热力学性能和可靠性，满足气液两相泵驱动循环冷却系统高压头、小流量、紧凑化、低能耗的要求，提出一种适用于气液两相泵驱动循环系统的小型低能耗容积泵，建立两相流容积泵的连续动态数学模型，解析动态空化流动过程中的热、质传递特性和流动阻力特性。.以数据中心用的泵驱动两相系统为目标，从㶲分析的角度，构建系统各主要部件（泵、蒸发器、冷凝器、系统整体）的㶲分析理论模型，实验分析了系统在小的冷热源温差条件下㶲损变化规律，研究系统各部分㶲损失的大小随着冷热源温差变化的关系，分析讨论了泵进口和出口段的阻力对系统换热和运行性能的影响。.针对不同工质的热物性，核算了泵汽蚀曲线的热力学修正Δ(NPSH)；探讨了不同入口温度、干度和过冷度对泵的扬程和汽蚀余量（NPSH）的耦合关系，包括不同质量流量和不同入口压力工况下的比较分析。.针对滑片泵的结构参数，构建了滑片泵的理论结构模型，对其结构参数开展理论分析和实验研究，分析了泵内泄漏量、体积流量、容积效率、扬程、功率及频率等参数的耦合关系。在同一实验台上，对旋涡泵的运行特性开展实验研究，对其变频率特性、自启动和首次启动特性、泵进出口温差和压差的变化、热源温度对泵进出口热力学参数的影响、以及泵本身对升降温热扰的响应特性进行了试验分析。.相关研究为研究两相容积泵空化传热与流动耦合特性奠定必要的理论基础。研究成果可用于指导气液两相容积泵的设计和产品开发，提高两相循环冷却系统的效率和可靠性，使之服务于通信行业的自然冷源利用和能源领域的有机朗肯余热回收利用，为建立集约型社会提供一定的节能降耗技术保证。