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高功率密度间歇工作电子设备需要可靠的冷却控温系统来保证其安全可靠运行。采用制冷机组与含相变储能模块的液体循环冷却装置构成的集成系统,可满足此类设备的冷却控温要求,且系统整体较紧凑、经济性较好。本课题为某高功率密度间歇工作电子设备的集成式主动冷却系统研制高性能板状相变储能模块,所完成的主要研究工作如下:(1)研制了高性能平板状相变储能单元借鉴板式换热器的设计理念,综合利用相变储能材料导热增强技术、定型与封装技术,研制了规格为800×600×(46)mm的高性能平板状相变储能单元。该储能单元由具有高储能密度和高热导率的高性能相变储能材料及其封装材料构成。高性能相变储能材料的相变温度范围、相变潜热和热导率分别为2328℃、167.5J/g和3W·(m·℃)-1。包封材料选择0.3mm厚的铝膜,具有质量轻、易加工、价廉易得等优点。(2)设计并搭建了储放热性能测定实验装置,通过改变流体的进口温度和流量对高性能板状相变储能单元的快速储热特性进行了实验研究。结果表明:在储热过程中,瞬时储热强度q持续减小,先快后慢,累积储热量Q和热量利用率η持续增大,亦先快后慢,综合传热系数K则先快速减小,继而平缓波动;热流体流量仅对K有明显影响,进口温度对K、q、Q和η均有明显影响;在八种实验工况下,潜热储热阶段K的平均值在279402W·(m2·K)-1范围内,10min内q的平均值为2.673.82kW,Q可达2300kJ以上,η超过80%,基本满足特定情况下的使用要求。(3)为得到较优的流体流速范围、入口温度范围和流道间隙范围,设计出更合理的平板状相变储能单元表面传热纹理结构,在实验研究基础上,借助FLUENT软件对高性能平板状相变储能单元的储放热性能进行了参数化数值模拟研究。结果表明:入口温度的升高和流速的增大均能加快相变储能单元的传热速率,但加快的幅度逐渐减小,温度越高(流速越大)时,流速(温度)对传热速率的影响越小。综合考虑传热速率及储热时间,流速为0.050.1m/s、温度为3236℃,相变储能单元的蓄放热速率较大,完成蓄放热时间较短;当流道间隙由2mm增大到4mm时,储放热速率增大较明显;当流道间隙超过4mm时,储放热速率不再增加并有减小趋势,因此推荐的流道间隙取值范围在46mm之间。对流换热表面设置凹坑和凹槽两种纹理均能增大相变储能单元的储放热速率,但影响程度较其他因素为小,考虑到纹理结构加工的复杂性,具有光滑平面的平板状相变储能单元是较优的选择。总体来讲,本课题研制的高性能平板状相变储能单元,基本满足使用要求,但在储能密度、相变储能单元组合方式等方面还需进一步优化。