【摘 要】
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随着航空技术的发展,飞机总体性能和军事作战效能不断提高,高热流密度的大功率机载电子设备得到广泛应用,对飞机环境控制系统提出了更高的冷却要求。传统的空气循环制冷系统
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随着航空技术的发展,飞机总体性能和军事作战效能不断提高,高热流密度的大功率机载电子设备得到广泛应用,对飞机环境控制系统提出了更高的冷却要求。传统的空气循环制冷系统已难以满足机载电子设备的冷却需求,高效、紧凑的多股流换热器成为发展趋势。本文以65号防冻液、R134a、空气作为三股换热介质的冷却系统为研究对象,基于数值计算、实验模拟等研究方法对其进行设计和性能分析,并据此进行优化设计。主要工作如下:(1)本文推导了基于冷热流体分类法的三股流换热器的计算方法,并根据该方法对机载的三股流换热器进行设计计算,获得满足设计要求的机载三流流换热器的结构参数。(2)基于ASPEN软件对三股流换热器进行设计计算,并通过改变换热器的通道排布方式与流体流动方式,优化机载三股流换热器,提高换热效果、降低压力损失。研究结果表明,冷热流体逆流的流动方式较叉流流动方式,空气侧压力损失小。并分析了冷热流体流量关系,对换热通道排布方式的影响。最后从换热效果及压力损失角度综合考虑,计算得出机载三股流换热器换热介质采取叉流流动模式,冷热流体间隔排布方式最佳。(3)搭建了三股流换热器性能分析实验平台,验证了上述机载换热器设计方案的可行性和正确性。同时,研究表明:当三股流体均选择空气时,冷量随着冷流体流量的增加而增加,但当冷流体流量增加到一定程度时,会导致冷量过剩,从而产生热量内耗,影响换热效果,最后导致两股热流体出口温度下降速率减小。该研究成果为机载三股流换热器的实际应用提供技术参考。
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