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韩晓红

来源:academic 发布时间:2019-12-12 作者: 阅读数:711次

19-韩晓红.jpg         韩晓红博士、教授、博士生导师              hanxh66@zju.edu.cn


1.  新型制冷剂替代技术

剂替调领域迫切需要解关键题之一,并受到各国政府、研究人员及生产厂家的密切关注。目前制冷空调领域很多国际国内顶级会议都会把制冷剂替代技术作为会议的主要议题列在首位或前几位,可见其研究的重要性与紧迫性。

目前课题组围绕替代冷剂急需决的关键技术问题开展

l  纯制冷剂及混合制冷剂的热物性数据,如:汽液平衡研究pvT,液相密度,液相粘度及制剂的比热制冷剂与料的相容、制冷剂润滑油及料的相容性、制冷剂的管内沸腾换热、制冷剂的导热系数、制冷系统的循环性能;

l  制冷剂的泄露特性分析;

l  制冷剂的回收;

l  制冷剂的综合评估;

l  制冷剂计算软件的开发。

2. 高热流散热技术

近几十年来,随着科学技术的进步,尤其是最近出现的“云计算”,更是大大推动了“大数据”时代的提前降临,更多更为大型的数据中心被建立来满足人们日益暴增的信息数据。数据中心的能量消耗巨大,一般都能达到几十千瓦数量级。在较小的空间内集中了非常多的电子器件,使得其发热的热流密度也达到了100W/cm2, 甚至是超过了200W/cm2。在核反应堆冷却技术、激光冷却技术领域在近期需求的热流密度也将达到300W/cm2~500W/cm2。然而,电子器件的工作温度必须在一定的范围内才能够保证其正常的工作,超过这个范围,电子元器件的运行性能和使用寿命显著下降,甚至是导致系统崩溃。针对目前电子产品散热的严峻问题,亟需传热效率高、可靠性好的热设计手段来迎接高热流密度的挑战。开发可靠的针对高热流密度的散热手段,不仅对于电子产业的发展,对于国民经济的各个领域均具有非常重要的意义。

航天器上的热控设计上也面临着自己独有的问题。一套高质量和高效率的热控系统对于确保航天器正常运行、有效载荷和星载设备正常工作十分重要,热控系统设计的水平及质量能够直接影响到整个航天器的工作状态、寿命及可靠性,也是目前制约空间技术发展的一个重要原因。一般来说,航天器的外部温度波动为-150℃~150℃,而航天器中的仪器设备的正常工作温度一般要求为-15℃~50℃,因此需要合理可靠的热设计技术手段。

空间热设计技术手段具有一些独特的要求:1)系统必须具有极高的可靠性; 2)系统必须能够在复杂多变的环境下稳定工作; 3)系统的重量必须轻。因此寻找既高效,又能够降低热设计成本的热控元件对于航天事业也具有非常重要的意义和价值。

目前我们课题针对高热流散热技术已开展了11年的研究,主要包括两大方向:基于脉动热管技术开展的研究;基于液体冷却技术开展的研究。

基于脉动热管技术开展的研究

l  从脉动热管的管径、管型、管长及弯头上开展其传热性能研究;

l  从工作流体的热物性能出发开展其对脉动热管传热性能的影响;

l  从结构上提出新型的均温性能更好的金属泡沫多通道脉动热管,提高了散热效果,延迟了烧干极限。

基于液体冷却技术开展的研究

l  与企业合作开发液体冷却技术中非常关键的技术-----新型冷却液的开发;

l  基于新开发的液体冷却液,开展其非常重要的热物性测试,并开发相关的热物性能计算软件;

l  开发液体冷却系统,主要用于服务器的冷却、新能源电池的冷却、电子芯片的冷却。

3. 天然气液化中若干关键技术研究

由于不同来源的天然气中除主要含有甲烷(CH4)组份,还通常含有一定量的其它烃类与非烃类物质,这使天然气在液化分离、储运及稀有气体的提取过程中产生许多科学性及安全性的问题,如在液化天然气的储运过程中,由于LNG中各组份蒸发量的不同会导致在充入储存罐/槽中的LNG与原有罐/槽中的组份及密度的不同,这就有可能出现涡旋(rollover)的非稳性现象、老化现象等,这不仅会导致大量天然气排空,造成严重浪费,更有可能给LNG的储运安全运行带来严重威胁。分析表明,LNG成分改变对密度的影响比液体温度改变的影响大,而且很小的密度差就可导致涡旋的发生这是因为层间液体密度差是分层和后继涡旋现象的关键,因此能够清楚且充分地了解天然气处于相平衡时的成分与温度的变化及其对LNG密度的影响,将对LNG的储运具有非常重要的现实意义。此外,氦气是国防军工和高科技产业发展不可或缺的稀有战略性物资之一。而我国氦气资源相当贫乏,随着国防军工和高科技产业的蓬勃发展,氦的需求量越来越大,但氦的缺乏及依赖于进口的手段将会大大影响我国国防军工等行业的研究工作。目前从天然气中提取氦也是天然气工业过程中一项非常重要的内容之一,这就要求深入掌握对其提取的过程中含有氦的以甲烷为主要组份的混合物在深低温下的汽液相平衡对于氦提取流程的设计及氦的分离效率的提高具有非常重要的实用价值。针对此,本团队主要开展的研究:

l  甲烷与其它烃类、非烃类物质在低温下的汽液相平衡研究;

l  甲烷与其它烃类、非烃类物质在低温下的液相密度研究;

l  甲烷与其它烃类、非烃类物质计算软件的开发。

 

注:关于吸收式技术及精馏型深低温技术一直与导师陈光明教授、王勤教授进行合作研究。