馬躍征，馬國(guó)遠(yuǎn)，張雙

（北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，北京 100124）

磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路的換熱特性

馬躍征，馬國(guó)遠(yuǎn)，張雙

（北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，北京 100124）

為研究磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路的工作特性，特別是啟動(dòng)特性和換熱性能隨溫差的變化規(guī)律，搭建了磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路的實(shí)驗(yàn)裝置，并利用空氣焓差法對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明：磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路啟動(dòng)迅速，在600 s內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，受蒸發(fā)器內(nèi)液體過(guò)熱的影響，啟動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)的壓力和溫度分布會(huì)產(chǎn)生微小波動(dòng)；制冷量隨溫差的增大而增大，隨制冷劑質(zhì)量流量的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)。溫差10℃時(shí)，系統(tǒng)最大制冷量為3.429 kW，能效比（EER）為12.94；溫差25℃時(shí)，制冷量最大為9.241 kW，EER為29.7。

磁力泵驅(qū)動(dòng)；兩相冷卻；能效比；啟動(dòng)特性

引　言

隨著信息網(wǎng)絡(luò)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心和通信基站等設(shè)施的能耗急劇上升[1]。有資料顯示，數(shù)據(jù)中心設(shè)備中，空調(diào)系統(tǒng)的能耗占總能耗的30%～50%[2-3]。降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的關(guān)鍵。寒冷季節(jié)數(shù)據(jù)中心和通信基站的室外溫度遠(yuǎn)低于電子設(shè)備安全運(yùn)行的溫度。因此，利用自然冷源為數(shù)據(jù)中心降溫是一種行之有效的節(jié)能方法。Zhang等[4]分別從空氣側(cè)自然冷卻、水側(cè)自然冷卻和熱管系統(tǒng)3個(gè)方面分析了自然冷卻技術(shù)用于數(shù)據(jù)中心冷卻的性能，認(rèn)為熱管對(duì)數(shù)據(jù)中心冷卻有很大的應(yīng)用潛能。

傳統(tǒng)熱管以重力和毛吸力作為驅(qū)動(dòng)力，雖然能通過(guò)改變換熱器的高度和優(yōu)化毛細(xì)結(jié)構(gòu)提高其換熱能力[5]，但在結(jié)構(gòu)靈活性和啟動(dòng)特性上仍存在著傳熱距離短、啟動(dòng)復(fù)雜困難[6-10]等問(wèn)題。為提高熱管的驅(qū)動(dòng)力，出現(xiàn)了電流體[11]、磁流體[12]、旋轉(zhuǎn)離心力[13]和泵[14-20]等驅(qū)動(dòng)方式。但電流體驅(qū)動(dòng)和磁流體驅(qū)動(dòng)所能提供的動(dòng)力依然有限，旋轉(zhuǎn)離心力也僅適用于電機(jī)等特定的設(shè)備中。泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路是近些年來(lái)的研究熱點(diǎn)，主要應(yīng)用在航天熱控領(lǐng)域，其動(dòng)力由轉(zhuǎn)鼓流體裝置、活塞泵或齒輪泵等提供[14-18]。劉杰等對(duì)空間微重力環(huán)境下，航天機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)兩相流冷卻環(huán)路的啟動(dòng)特性進(jìn)行了研究[8]。

針對(duì)數(shù)據(jù)中心的散熱裝置，張雙等[19]在環(huán)路熱管的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一種屏蔽泵驅(qū)動(dòng)的環(huán)路熱管，在室內(nèi)外溫差為10℃時(shí)，機(jī)組能效比（EER）為5.88，室內(nèi)外溫差為18℃時(shí)，EER為10.41。馬國(guó)遠(yuǎn)等[20]將這一系統(tǒng)應(yīng)用在某小型數(shù)據(jù)中心，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示比傳統(tǒng)空調(diào)節(jié)電36.57%以上。對(duì)于屏蔽泵驅(qū)動(dòng)的環(huán)路熱管，屏蔽泵的電機(jī)封裝在泵體中，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)電機(jī)的無(wú)用功將轉(zhuǎn)換為熱能被工作介質(zhì)吸收，從而給系統(tǒng)帶來(lái)額外的熱負(fù)荷，也容易引起泵的汽蝕。另外系統(tǒng)阻力設(shè)計(jì)過(guò)大，對(duì)系統(tǒng)換熱特性影響很大。本文在上述基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，搭建了一種磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路換熱裝置，并對(duì)其啟動(dòng)特性和傳熱特性進(jìn)行研究，有關(guān)結(jié)論可為泵驅(qū)動(dòng)冷卻環(huán)路的設(shè)計(jì)提供參考。

1　工作原理和實(shí)驗(yàn)方法

1.1工作原理

圖1所示為磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻系統(tǒng)的工作原理。由蒸發(fā)器、冷凝器、儲(chǔ)液罐、磁力泵及連接管路組成，其工作過(guò)程如下：儲(chǔ)液罐內(nèi)的飽和液態(tài)制冷劑1等溫進(jìn)入泵入口；經(jīng)泵的絕熱增壓過(guò)程在泵的出口達(dá)到過(guò)冷狀態(tài)2；從泵出口2到蒸發(fā)器入口3，由于制冷劑管內(nèi)流動(dòng)阻力產(chǎn)生一定的壓降；3到 4為過(guò)冷液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱達(dá)到飽和狀態(tài)，同樣由于流動(dòng)阻力的影響，制冷劑壓力有所降低；4 到5為飽和液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)繼續(xù)吸收熱量產(chǎn)生相變，由于蒸發(fā)器內(nèi)管道阻力的存在，制冷劑壓力繼續(xù)降低；5到6為蒸發(fā)器出口兩相態(tài)制冷劑5經(jīng)管路絕熱流動(dòng)到冷凝器入口6，制冷劑壓力繼續(xù)降低；6到1為冷凝器入口處的兩相態(tài)制冷劑在冷凝器內(nèi)放熱冷凝為飽和液態(tài)制冷劑，經(jīng)冷凝器出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，完成整個(gè)循環(huán)。假設(shè)制冷劑僅在換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱，在輸送過(guò)程中為絕熱狀態(tài)，其壓焓圖如圖2所示。

圖1　磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻系統(tǒng)原理Fig.1　Schematic diagram of cooling loop driven by magnetic pump

圖2　磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻系統(tǒng)壓焓圖Fig.2　p-h diagram of refrigerant in cooling loop driven by magnetic pump

泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路將環(huán)路熱管中的儲(chǔ)液器與蒸發(fā)器分離開(kāi)，用泵為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力。與普通環(huán)路熱管相比，改變了動(dòng)力輸出方式，克服了毛細(xì)力較弱的缺陷，從而實(shí)現(xiàn)更加快速、高效、可靠的熱量傳輸。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)置

磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻系統(tǒng)及采用空氣焓差法測(cè)試的布置如圖3所示。蒸發(fā)器處于室內(nèi)側(cè)，冷凝器、儲(chǔ)液罐和磁力泵處于室外側(cè)，蒸發(fā)器和冷凝器放置于同一水平高度，并且采用相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的翅片換熱器，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表 1。液體和兩相連接管道為φ19.05 mm×1 mm紫銅管，其中液管長(zhǎng)4.5 m，兩相管長(zhǎng)3 m，工質(zhì)為R22。蒸發(fā)器和冷凝器風(fēng)機(jī)為ZIEHL?ABEGG軸流風(fēng)機(jī)，由變頻器控制風(fēng)量為3000 m3·h-1。儲(chǔ)液罐容量為16 L。泵選用磁力式旋渦泵，工質(zhì)溫度為18.5℃±0.5℃時(shí)測(cè)量泵的性能參數(shù)見(jiàn)表 2。磁力式聯(lián)軸器不僅可以保證系統(tǒng)的密封，還可以將電機(jī)和制冷劑隔離，避免電機(jī)無(wú)用功轉(zhuǎn)化的熱能對(duì)系統(tǒng)增加附加熱負(fù)荷，以及引起泵內(nèi)飽和或過(guò)冷工質(zhì)汽蝕。

圖3　實(shí)驗(yàn)裝置Fig.3　Schematic diagram of experimental setup

表1　翅片管換熱器幾何參數(shù)Table 1　Tube-fin heat exchanger geometric parameters

表2　R22溫度18.5℃時(shí)磁力泵性能參數(shù)Table 2　Performance characteristics of magnetic pump at T=18.5℃

室內(nèi)外測(cè)試間分別模擬室內(nèi)外環(huán)境。室內(nèi)的干球溫度和濕球溫度以及蒸發(fā)器的出風(fēng)干球溫度和濕球溫度分別由4個(gè)溫度傳感器（INOR，Pt100，±0.05℃）測(cè)量，蒸發(fā)器風(fēng)量由噴管式流量計(jì)（EJA110A，0～1000 Pa，±0.1%）測(cè)量。室外測(cè)試間的干球溫度和濕球溫度分別由2個(gè)Pt100溫度傳感器測(cè)量。磁力泵、風(fēng)機(jī)和變頻器的功率由功率計(jì)(YOKOGAWA，WT230，±0.02%)測(cè)量，系統(tǒng)總功率可由式(1)得到蒸發(fā)器的制冷量由式(2)得到

冷卻環(huán)路管路上設(shè)置Pt100溫度傳感器和壓力傳感器（MBS 1900，0～1 MPa，±0.25% FS），在磁力泵出口管路設(shè)置質(zhì)量流量傳感器（Coriolis，0～500 kg·h-1，±0.2%）測(cè)量系統(tǒng)流量，數(shù)據(jù)采集儀為Agilent 34970A，5 s采集一次數(shù)據(jù)。

室內(nèi)測(cè)試間干球溫度和濕球溫度分別設(shè)置為25和17℃，在0～15℃的范圍改變室外溫度，對(duì)磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路進(jìn)行性能測(cè)試。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1系統(tǒng)啟動(dòng)特性

圖4所示為系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程泵的啟動(dòng)特性。室內(nèi)測(cè)試間和室外測(cè)試間干球溫度分別設(shè)定為25和15℃。系統(tǒng)未啟動(dòng)時(shí)，泵的進(jìn)、出口壓力分別為0.817 和0.814 MPa，蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)溫度分別為25.05 和25.12℃。通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)啟動(dòng)磁力泵，泵的頻率從 0到 14 Hz，流量從 0迅速增長(zhǎng)并穩(wěn)定到 289 kg·h-1，同時(shí)系統(tǒng)阻力也從0迅速上升到0.05 MPa。流量和系統(tǒng)阻力在120 s時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而在0 到120 s期間，隨著磁力泵葉片的旋轉(zhuǎn)加速到速度穩(wěn)定，會(huì)引起流量和系統(tǒng)阻力的波動(dòng)。

圖4　系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程泵的啟動(dòng)特性Fig.4　Start-up characteristics of pump in starting process of system

圖5所示為系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程的溫度和壓力分布。未啟動(dòng)時(shí)，因系統(tǒng)漏熱的影響，蒸發(fā)器進(jìn)、出口溫度接近室內(nèi)測(cè)試間溫度，泵進(jìn)出口溫度比冷凝器溫度高。因此，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，這些傳感器溫度是降低的。隨著蒸發(fā)器內(nèi)換熱的繼續(xù)進(jìn)行，系統(tǒng)內(nèi)部制冷劑的溫度和壓力都在迅速上升。蒸發(fā)器出口溫度在250 s時(shí)出現(xiàn)一個(gè)峰值，然后逐漸降低，并在450 s時(shí)穩(wěn)定到蒸發(fā)溫度。這一現(xiàn)象是蒸發(fā)器內(nèi)液體過(guò)熱現(xiàn)象，液體過(guò)熱現(xiàn)象是熱管啟動(dòng)過(guò)程的一個(gè)普遍現(xiàn)象[8-10]，蒸發(fā)器內(nèi)液態(tài)工質(zhì)相變需要一定的過(guò)熱度，因此液態(tài)工質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器吸收熱量，成為過(guò)熱流體后才開(kāi)始產(chǎn)生相變。這一現(xiàn)象引起系統(tǒng)內(nèi)各關(guān)鍵點(diǎn)溫度都出現(xiàn)一個(gè)溫度波動(dòng)。與溫度測(cè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的各關(guān)鍵點(diǎn)的壓力，隨著工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)換熱的發(fā)展而逐漸升高。系統(tǒng)未啟動(dòng)時(shí)，由于制冷劑主要儲(chǔ)存在儲(chǔ)液罐內(nèi)，因此系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的壓力接近于室外溫度的飽和壓力。系統(tǒng)啟動(dòng)后，隨著工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)換熱的進(jìn)行，系統(tǒng)壓力快速上升，因蒸發(fā)器內(nèi)液體過(guò)熱現(xiàn)象的影響出現(xiàn)一個(gè)壓力波動(dòng)后，逐漸降低到穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5　系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程的溫度和壓力分布Fig.5　Temperature and pressure distribution in starting process of system

圖6　系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程蒸發(fā)器進(jìn)出風(fēng)溫度響應(yīng)特性Fig.6　Inlet and outlet air temperature of evaporator in starting process of system

圖6所示為蒸發(fā)器進(jìn)出風(fēng)溫度與啟動(dòng)時(shí)間的變化關(guān)系。蒸發(fā)器的進(jìn)、出風(fēng)溫度是衡量蒸發(fā)器制冷量的關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)蒸發(fā)器的進(jìn)出風(fēng)溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)制冷量達(dá)到最大。從圖中可以看出，磁力泵驅(qū)動(dòng)環(huán)路熱管從0 Hz啟動(dòng)，僅需要600 s就能達(dá)到最佳穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2系統(tǒng)換熱特性

圖7給出了不同溫差下，系統(tǒng)制冷量隨著質(zhì)量流量變化的關(guān)系。從圖中可以看出，隨著溫差的增大，系統(tǒng)制冷量顯著增大，ΔT=10℃時(shí)最大制冷量達(dá)到3.429 kW，ΔT=25℃時(shí)最大制冷量達(dá)到9.241 kW，這主要是由于隨著室內(nèi)外溫差的增大，蒸發(fā)器的換熱溫差也隨之增大，從而引起制冷量變大；在不同溫差下，隨著質(zhì)量流量的增加，系統(tǒng)的制冷量先增加，然后緩慢降低，在質(zhì)量流量 290～339 kg·h-1時(shí)制冷量達(dá)到最大。這主要是由于：①隨著流量的增加，制冷劑流速加快，管內(nèi)側(cè)傳熱系數(shù)增大，制冷量逐漸增大，然而蒸發(fā)器的熱阻主要存在于空氣側(cè)，系統(tǒng)制冷量的增加逐漸趨于平緩；②流速的增加也導(dǎo)致了制冷劑流動(dòng)阻力增大，這將會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器入口處的過(guò)冷度增大，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的顯熱換熱量變大，使顯熱換熱占據(jù)蒸發(fā)器的面積增大，導(dǎo)致相變換熱面積減小，從而引起制冷量的降低；同時(shí)蒸發(fā)器入口阻力的增加，引起蒸發(fā)溫度升高，使蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑與室內(nèi)空氣換熱溫差減小，導(dǎo)致系統(tǒng)制冷量降低，從這些方面來(lái)說(shuō)過(guò)冷度過(guò)大對(duì)系統(tǒng)的換熱特性不利。

圖8所示為蒸發(fā)器傳熱系數(shù)隨質(zhì)量流量的變化關(guān)系，蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)可由式(3)得到

圖7　不同室內(nèi)外溫差下質(zhì)量流量與制冷量的關(guān)系Fig.7　Variation of Q with mrefin different indoor and outdoor temperature difference

由圖8可知，一方面，蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)隨制冷劑質(zhì)量流量的增加迅速增大，后趨于平穩(wěn)。其原因主要是：制冷劑流量增大流速增加迅速，引起制冷劑側(cè)傳熱系數(shù)的提高，蒸發(fā)器總的傳熱系數(shù)迅速增大。但由于蒸發(fā)器的熱阻主要存在于空氣側(cè)，所以，制冷劑側(cè)傳熱系數(shù)增加到一定程度時(shí)，對(duì)整個(gè)傳熱系數(shù)的影響不再占主要地位，總傳熱系數(shù)趨于平穩(wěn)。另一方面，當(dāng)制冷劑質(zhì)量流量較小時(shí)，蒸發(fā)器總的傳熱系數(shù)呈現(xiàn)隨室內(nèi)外溫差的增加而稍顯減小的特征。其原因可能是：室內(nèi)外溫差較大時(shí)，制冷劑的相變換熱較充分，甚至出現(xiàn)過(guò)熱，氣體含量增加導(dǎo)致總傳熱系數(shù)較低。

圖8　不同室內(nèi)外溫差下質(zhì)量流量與蒸發(fā)器傳熱系數(shù)的關(guān)系Fig.8　Variation of kevawith mrefin different indoor and outdoor temperature difference

圖9所示為EER隨質(zhì)量流量的變化關(guān)系。泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路的 EER是系統(tǒng)從室外自然冷源獲得的制冷量與系統(tǒng)總功耗的比值，是衡量系統(tǒng)性能的重要參數(shù)，可由式(4)得到

由圖9可以看出，在系統(tǒng)制冷量最大時(shí)，EER并不是最高的。這是因?yàn)檎舭l(fā)器和冷凝器風(fēng)機(jī)功率為定值，系統(tǒng)輸入功率的變化也就是磁力泵的功率變化，見(jiàn)表 2，隨著泵頻率的增加，流量增加的同時(shí)泵功耗急劇上升，而系統(tǒng)制冷量隨著質(zhì)量流量的增加迅速增大后出現(xiàn)緩慢降低，導(dǎo)致EER呈現(xiàn)隨質(zhì)量流量的增加先增大后減小的趨勢(shì)。由于系統(tǒng)制冷量和總功率的變化并不同步，因此由式（4）得到的最大EER和系統(tǒng)最大制冷量對(duì)應(yīng)的EER出現(xiàn)在不同的質(zhì)量流量下。如溫差25℃，系統(tǒng)達(dá)到最大制冷量時(shí)EER為29.7，而最大EER為32.1時(shí)系統(tǒng)制冷量為8.357 kW；溫差10℃，系統(tǒng)達(dá)到最大制冷量時(shí)EER為12.94，而最大EER為13.4時(shí)系統(tǒng)制冷量為3.237 kW。因此，當(dāng)系統(tǒng)最大制冷量高于數(shù)據(jù)中心或通信基站的需求時(shí)，通過(guò)減小制冷劑流量，可以使能源得到最佳利用。

圖9　不同室內(nèi)外溫差下質(zhì)量流量與EER的關(guān)系Fig.9　Variation of EER with mrefin different indoor and outdoor temperature difference

3　結(jié)　論

通過(guò)對(duì)泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路的優(yōu)化，搭建了磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路系統(tǒng)，利用空氣焓差法，對(duì)其性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得到以下結(jié)論。

（1）磁力泵驅(qū)動(dòng)兩相冷卻環(huán)路的啟動(dòng)響應(yīng)十分迅速。系統(tǒng)啟動(dòng)后，泵頻率從0提升到14 Hz，流量和系統(tǒng)阻力響應(yīng)快速；系統(tǒng)內(nèi)壓力和溫度在450 s時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；在600 s時(shí)系統(tǒng)制冷量達(dá)到最大，達(dá)到最佳穩(wěn)定狀態(tài)。在啟動(dòng)過(guò)程中，蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)出現(xiàn)液體過(guò)熱現(xiàn)象，造成系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)溫度和壓力的波動(dòng)，這是由于工質(zhì)相變需要一定過(guò)熱度引起的。

（2）系統(tǒng)制冷量隨著質(zhì)量流量的增加呈現(xiàn)先增加后緩慢降低的特征。這是系統(tǒng)阻力變化引起蒸發(fā)器入口過(guò)冷度的變化導(dǎo)致的，過(guò)冷度過(guò)大對(duì)系統(tǒng)不利。系統(tǒng)最大 EER和最大制冷量并不同步，溫差25℃，系統(tǒng)最大制冷量為9.241 kW時(shí)EER為29.7，而系統(tǒng)最大EER為32.1時(shí)系統(tǒng)制冷量為8.357 kW；溫差10℃，系統(tǒng)最大制冷量為3.429 kW時(shí)EER為12.94，而系統(tǒng)最大 EER為 13.4時(shí)系統(tǒng)制冷量為3.237 kW；其節(jié)能潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)空調(diào)。

符號(hào)說(shuō)明

A——換熱面積

EER——能效比

hair,inlet——蒸發(fā)器入口空氣焓值，kJ·kg-1

hair,outlet——蒸發(fā)器出口空氣焓值，kJ·kg-1

keva——蒸發(fā)器總傳熱系數(shù)，kW·m-2·K-1

mair——空氣質(zhì)量流量，kg·h-1

mref——制冷劑質(zhì)量流量，kg·h-1

Δp ——壓差，kPa

Q ——制冷量，kW

ΔT ——室內(nèi)外溫差，換熱溫差，℃

W ——功率，kW

下角標(biāo)

air ——空氣

con ——冷凝器

eva ——蒸發(fā)器

fan ——風(fēng)機(jī)

fc ——變頻器

inlet ——進(jìn)口

outlet ——出口

pump ——泵

ref ——制冷劑

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Heat transfer characteristics of two-phase cooling loop driven by magnetic pump

MA Yuezheng, MA Guoyuan, ZHANG Shuang
(College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)

An experimental setup of two-phase cooling loop driven by magnetic pump was built. The performance and start-up characteristics of the two-phase cooling loop are evaluated by the air enthalpy difference method. Experimental results show that the two-phase cooling loop driven by magnetic pump presents excellent performance for energy saving. Its start-up is quick and the system reaches a steady state after 600 s. The fluctuations of pressure and temperature in the system are caused by the superheat of the liquid refrigerant in the evaporator during the start-up. The cooling capacity of the system increases with the temperature difference, and increases rapidly with the mass flow rate and then decreases slowly. When the temperature difference is 10℃, the maximum cooling capacity is 3.429 kW and the energy efficiency ratio is 12.94. When the temperature difference is 25℃, they reach 9.241 kW and 29.7, respectively.

magnetic pump-driven; two-phase cooling; energy efficiency ratio; start-up characteristics

date: 2015-05-04.

Prof. MA Guoyuan, magy@bjut.edu.cn

supported by the National Natural Science Foundation of China (51376010).

10.11949/j.issn.0438-1157.20150551

TU 831.6

A

0438—1157（2015）11—4388—06

2015-05-04收到初稿，2015-06-17收到修改稿。

聯(lián)系人：馬國(guó)遠(yuǎn)。第一作者：馬躍征（1985—），男，博士研究生。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51376010）。