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在节能冷却系统中,单靠系统本身的自然散热远远不能满足要求,需要靠主动冷却带走的热量占有相当的比重,在这样的冷却系统中,若有一个能自动感知系统温度变化的温控阀,则不仅能大大简化冷却系统的结构,而且可以提高系统的可控性和控制效果。石蜡作为热敏材料本身不但可以应用于节能冷却中,而且较之形状记忆合金之类的智能材料它具有更突出的性能,那就是,密封石蜡在受热膨胀时具有微位移、大行程和大驱动力的特性。
本论文采用石蜡作为热敏材料设计了一种新型的应用于节能冷却系统中的温控阀,并对该阀的各种特性作了详尽的分析和讨论,结果表明该温控阀在节能冷却系统中具有良好的应用效果和前景。
本文的主要工作成果归纳如下:
◆对石蜡热敏材料的有关性能作了详细的分析,得知它完全可以应用于节能冷却系统中。
◆对整个温控阀的结构进行了设计,且制作了温控阀的感温元件并对其进行了静态实验,得到感温元件的位移输出对温度的响应曲线,结果证实设计制作的感温元件具有良好的实用性能,同时也摸索出石蜡的一些封装经验。
◆运用数值传热学的有关知识,建立了感温元件密封有石蜡部分的稳态和非稳态温度场,从而分析了感温元件对温度变化的时间响应问题,计算结果表明其响应速度是适合节能冷却系统的。
◆对温控阀的重要静态特性进行了研究;详细推导了温度变化引起温控阀锥阀口开口量变化的数学模型,并且用李雅普诺夫第二法分析了其稳定性,结果表明按设计指标设计的温控阀工作稳定可靠。
◆作为温控阀的一个应用实例,介绍了温控阀控制的风扇冷却系统,并且详细分析了该系统的工作原理和工作性能,从中可以看出,所设计的温控阀具有广阔的应用前景。