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由于数据中心空调系统耗电量巨大,利用冬季或过渡季节室外温度较低的空气或水等自然冷源对数据中心进行降温已经成为重要趋势。热虹吸管作为利用自然冷源间接换热的有效元件,其换热性能有待进一步提高。本文主要涉及利用自然冷源进行换热用的热虹吸管换热强化方面的研究,搭建了热虹吸管单根管实验台,采用1.5米长铜管加工为热虹吸管,分别充装R32、R410A、R134a、R32与R134a混合、R152a工质,在改变整个热虹吸管的倾角,变化蒸发段和冷凝段的恒温水槽温度,进而改变热虹吸管输入功率的工况下,分别对光管,管内蒸发段及冷凝段添加不同目数、不同长度的丝网,丝网外包裹均匀脱脂棉的条件下对热虹吸管的换热性能进行测试,采用等效对流换热系数评价指标对热虹吸管的性能进行评价,得出结论: (1)建立热虹吸管的热阻模型,结果表明,工质R245fa热阻最大,而R32热阻最小。热阻随热流量的的增大而减小,但存在极限值;蒸发段长度比越大,热阻值越小。热虹吸管的评价指标等效对流换热系数αeq,在蒸发段长度比β为0.33时,等效对流换热系数取得最小值,应避免。 (2)蒸发段和冷凝段的热源和冷源设定在10℃温差条件下,整个热虹吸管的平均温度22.07℃~22.43℃,热虹吸管能够正常启动,并具有较高的等效对流换热系数,表明热虹吸管的换热效果良好,表现出较好的等温特性。 (3)倾角对热虹吸管的换热有一定的影响,光管时,倾斜角度为22°~32°范围内等效对流换热系数较高,热虹吸管换热效果较好;30目丝网及丝网加脱脂棉的实验,换热情况较好的工况出现在倾角12°~32°;添加20目丝网时,在倾角32°~52°范围内换热较好,而对于20目丝网外包裹脱脂棉的实验,各工况下实验结果测得的等效对流换热系数相差不大,相比较倾角22°时等效对流换热系数最大。 (4)添加丝网的实验中,只有75cm长30目丝网的实验对热虹吸管的换热起到强化的效果;在20目和30目50cm长丝网外包裹一层均匀的脱脂棉的实验均起到了强化换热的效果,75cm长丝网外包裹脱脂棉并不会强化换热,丝网加脱脂棉的长度也对换热有较大的影响。 (5)从工质的传热及流动角度分析,R32具有较小的黏度,流动阻力小,较高的导热系数及汽化潜热,相同条件下相变换热带走的热量也越多,传热性能也越好,热虹吸管整体换热表现出最好的性能。而R134a工质相比其他工质具有较大的液态黏度,其比热容、导热系数及实验温度范围内的汽化潜热都较低,整体表现出最差的性能。