科创中国

行业领域

新能源及节能技术,新型高效能量转换与储存技术

需求背景

传热技术广泛应用于各个领域，常见的传热技术需求主要是换热器和热管理器件。

在诸多传热形式中，对流传热是应用最广泛，传热效率最高，传热能力最强的传热形式。但是由于流动阻力原因，对流传热往往需要泵驱动，泵需要电功输入，增加了系统复杂性，尤其是在紧凑换热器中，泵功消耗巨大。

相变换热作为对流传热的一个分支，其天然的特性是，一部分热能转化为了机械能(压力或者动能)，但是这一部分机械能很难被利用来驱动流体。存在相变传热的换热器对这部分机械完全没有利用，并且这部分机械能反而变成了阻碍，因为汽相膨胀后的压力没有方向性，需要用额外的泵功消耗去克服。毛细力热管对这部分动能稍有利用，但是大部分这种机械能浪费在毛细芯流动阻力耗损上，脉动热管对这部分机械能稍有利用，但是没有方向性，利用效率极低，导致脉动热管热量的传输距离极其有限(<50cm)，并且加热面温度波动很大。

需解决的主要技术难题

需要提供一种利用热压转换效应驱动的多孔介质相变传热结构及系统，可以在不消耗外部电功的前提下实现对两相流体流动的驱动。

期望实现的主要技术目标

1、 针对跨临界热泵系统中， 工质在蒸发器、 冷凝器、 回热器等换热设备中的复杂相变传热开展实验研究， 总结传热规律， 形成计算关联式或计算模型， 为新型高效换热设备的开发提供理论支撑：

2、 基于混合工质在蒸发器和气冷器（冷凝器）的特殊相变换热规律，积极采用微通道、 毛细管、 板换等新型换热技术， 设计开发高效紧凑式换热设备， 形成具有自主知识产权的产品：

3、 将新开发的换热器样机用于甲方新开发的跨临界热泵系统， 进行实际性能运行测试， 优化热力循环过程， 为后续的产业化做技术支撑。

需求解析

解析单位：“科创中国”北京理工大学专业科技服务团（北京理工大学） 解析时间：2022-11-30

柳艳云

北京理工大学技术转移中心

成果转化项目主管

综合评价

该需求明确，内容清晰，可以定位到相关科研团队。同时，换热器的形式有成百上千种，普通的减阻技术只是通过优化设计流动通道，减少局部流动阻力，减阻潜力已充分发掘，很难再有大幅的改善。一种可利用热功转换效应的相变传热机构及装置，可以发挥热功转换效应，实现工质流动的自驱或辅助驱动效果。

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