摘要。用于加热和冷却的化石燃料消耗代表了世界总能源使用的大约一半,从而在减少对这些能源的依赖性方面面临着重大挑战。我们的研究介绍了零能切换辐射冷却器(ZESRC)的设计和制造,以通过减少建筑物内的能源消耗来解决全球气候危机。ZESRC使用了一种简单的形态驱动的方法,该方法利用了材料不同的热膨胀系数,从而在任何预设温度点在冷却和加热模式之间实现了无缝的切换,从而实现了出色的自适应热管理。现场实验表明,相对于环境温度,ZESRC的使用导致夏季最高温度降低7.1°C,冬季最大温度降低了7.5°C。此外,我们为不同的气候区域开发了一个能效图,显示了ZESRC优于太阳加热或辐射冷却的设备优势,将建筑物的能量使用降低了14.3%。结果强调了ZESRC净能量能量的能力,可显着推动全球能源保护和2050净零碳目标。
• 减少能源消耗:我们的机器对全球变暖的影响主要归因于其运行时使用的一次能源。Neosys ™ 旨在实现全年优化能源性能,并限制与电力消耗相关的间接二氧化碳排放。变速风扇、eDrive ™ 变速泵的使用以及我们空气/水热泵的高性能已获得能源减少证书(BAT-TH-12、BAT-TH-14 - 仅限法国)。通过减少能源消耗,Neosys ™ 还可以减少能源费用并限制二氧化碳排放。请参阅 TEWI 来衡量全球变暖影响(总等效变暖影响 = 制冷剂的直接损失和电力消耗产生的二氧化碳排放的间接影响)。
高温超导 (HTS) 带可以通过非常细的导线传输非常大的电流,而且没有电阻。这意味着 HTS 带可以缠绕成不产生热量的轻质高场电磁铁。因此,HTS 电磁铁在太空领域非常有用,因为太空领域对尺寸和重量有极大的限制,而且很难通过辐射方式消散传统铜电磁铁产生的热量。因此,HTS 被认为是一种小型化技术,能够在小型卫星上产生高磁场,用于电力推进、辐射屏蔽、姿态控制和感应储能等应用。HTS 设备需要在低温下运行,通常在 77 K 或以下。使用电制冷机可以在太空中保持这些低温。制冷机的性质及其与 HTS 电磁铁的集成方式对 SWaP(尺寸、重量和功率)要求有重大影响。本文介绍了旨在集成到立方体卫星中的 HTS 电磁铁设计的建模和初步物理测试。这项工作采用数值建模和实验相结合的方法,研究了单个微型低温冷却器是否可以将 HTS 电磁铁冷却到临界温度以下。使用 Sunpower CryoTel MT 低温冷却器,重量仅为 2.1 千克,长度和直径分别仅为 243 毫米和 73 毫米,仅使用 40 W 的输入功率即可获得低于 75 K 的电磁铁温度,同时保持 40 °C 的热端温度。这表明 HTS 电磁铁可以使用微型单级低温冷却器在小型卫星上运行。
1.1 设备概述................................................................................................................................2 1.1.1 可用型号和容量....................................................................................................................2 1.1.2 技术规格..............................................................................................................................4 1.1.3 µC3 (YLCA / YLHA 100、120 和 150) 操作说明.........................................................................7 1.1.4 用户负责的定期维护活动.........................................................................................24
R™ 系列螺旋旋转压缩机 • 无与伦比的可靠性。下一代 Trane 螺旋旋转压缩机的设计、制造和测试均遵循与 Trane 涡旋压缩机、离心式压缩机和上一代螺旋旋转压缩机相同的严格和坚固标准,这些压缩机已在风冷式和水冷式冷水机组中使用超过 15 年。• 多年的研究和测试。Trane 螺旋旋转压缩机已经积累了数千小时的测试,其中大部分是在超出正常商用空调应用的恶劣工作条件下进行的。• 经过验证的记录。Trane 公司是世界上最大的制冷用大型螺旋旋转压缩机制造商。全球超过 300,000 台压缩机已证明,特灵螺旋旋转压缩机在运行第一年内的可靠性率超过 99.5% - 业内无可比拟。• 抗液击。R 系列压缩机的坚固设计可以吸收大量液体制冷剂,而这些液体制冷剂通常会严重损坏往复式压缩机的阀门、活塞杆和气缸。• 更少的运动部件。螺旋旋转压缩机只有两个旋转部件:阳转子和阴转子。与往复式压缩机不同,特灵螺旋旋转压缩机没有活塞、连杆、吸入和排出阀或机械油泵。事实上,典型的往复式压缩机的关键部件数量是 R 系列压缩机的 15 倍。移动部件越少,可靠性越高,使用寿命越长。
具有高计算性能的 CPU 的发热问题一直是一个非常严重的问题,会降低其性能。为了确保 CPU 发挥最大潜能,必须将其温度保持在 80°C 以下。由散热器和风扇组成的强制对流冷却器被认为是满足 CPU 工作温度要求以确保其最大性能的最有效方法。使用计算流体动力学 (CFD) 数值方法和拓扑优化(使用 ANSYS Mechanical 和 ANSYS Fluent)开发了一款 CPU 冷却器的散热器设计,该设计搭配了气流速度为 80 立方英尺/分钟 (CFM) 的风扇,适用于在 25°C 环境温度下工作时最大发热量为 380 瓦的 CPU。对各种翅片轮廓、翅片排列、翅片数量和散热器材料进行了比较分析。将比较分析的最佳结果结合起来,提出了一种能够将 CPU 温度保持在 80°C 以下的基本设计,这是确保最大计算性能的要求。确定采用弧形布置配置的带覆盖矩形板翅片的 30 片散热器来提供最大的冷却性能。在材料方面,碳化硅的最低 CPU 温度为 78°C,其次是铜,为 84°C。碳化硅散热器成功满足了最大 CPU 性能的要求。铜散热器不太可能导致 CPU 故障,但它不符合最大 CPU 性能的条件。此外,然后使用拓扑优化优化此基础设计以降低材料成本,结果材料成本降低了 13%,而冷却性能仅降低了 0.32%。在未来的研究中,可以通过将风扇设计和各种 CPU 负载条件纳入设计参数来改进冷却器的整体设计。
本研究设计并数值研究了一个新的热控制系统,用于用于航天器系统光学有效载荷的检测器。系统使用热电冷却器(TEC)作为维护冷手指在所需的设定点保持探测器温度的活性元件,使其在整个操作过程中保持在所需的范围内。该系统没有使用任何热管网络,而是使用附着在TEC热侧的辐射器将热负载耗散到环境空间环境中。使用有效属性的系统级建模用于对TEC的性能进行建模,而无需对任何内部复杂的几何形状进行建模。与温度相关的电流轮廓用作TEC的输入条件,因此TEC仅消耗所需的外部功率。研究了散热器的TEC设定点和几何参数的效果,并观察到,通过使用较大的设定点或具有较大尺寸的散热器,获得了功耗或提高性能系数的大幅度降低。该系统将进一步研究不同的热载荷和占空比(在100分钟的轨道周期内高达50%),以评估其在不同操作条件下的功效。还研究了该系统的连续操作周期,可以观察到,连续循环之间的循环误差最终将其变为零至零,因此表明在整个系统的整个生命中,都满足了连续的循环的温度控制要求。
与上述流量限制类似,许多工艺冷却作业需要的温度范围超出了冷却器允许的最小和最大操作值。下图 2 显示了混合水管道布置变化的简单示例,该变化可以允许冷却器可靠运行,同时满足此类冷却条件。例如,实验室负载需要 5 l/s 的水以 30°C 进入工艺,并以 35°C 流回。冷却器的最大冷却水出口温度为 15.6°C。在所示的示例中,冷却器和工艺流量相等,但这不是必需的。例如,如果冷却器的流量更高,则只会有更多的水绕过并与返回冷却器的温水混合。
与上述流量限制类似,许多工艺冷却作业需要的温度范围超出了冷却器允许的最小和最大操作值。下图 2 显示了混合水管道布置变化的简单示例,该变化可以允许冷却器可靠运行,同时满足此类冷却条件。例如,实验室负载需要 5 l/s 的水以 30°C 进入工艺,并以 35°C 流回。冷却器的最大冷却水出口温度为 15.6°C。在所示的示例中,冷却器和工艺流量相等,但这不是必需的。例如,如果冷却器的流量更高,则只会有更多的水绕过并与返回冷却器的温水混合。