跨临界CO2制冷系统中绝热毛细管性能模拟研究

建立了CO2制冷系统中绝热毛细管一维稳态分布参数模型,以研究跨临界CO2系统中毛细管的性能和流动特性.分别采用3种不同摩擦系数关联式(Churchill、Colebrook、Bittle&Pate关联式)进行模拟和比较,研究了CO2在毛细管内的温度、压力、焓、熵及干度等的沿程分布规律.分析了管径、入口压力、入口温度和背压等4个参数对毛细管质量流量的影响,并考虑了壅塞现象.结果表明:采用Churchill和Colebrook关联式的效果较好,92%的计算值误差在10%以内,而Bittle&Pate关联式不适用于CO2绝热毛细管计算,因为它未考虑毛细管内壁的粗糙度;背压对质量流量影响很小,即使发生壅塞,壅塞质量流量和未壅塞时的质量流量差别也不大.     

绝热毛细管性能模拟的平均参数模型

根据分区集中和参数平均的思想,建立了一种简单、精度和通用性良好的绝热毛细管流动模型．出于系统动态仿真的需要,模型中考虑了过热流动和壅塞流动．基于Ｒ１２的分布参数模型计算结果,提出了不同流动区域内参数平均的一个关联式．该关联式对制冷剂Ｒ１３４ａ和Ｒ６００ａ也取得了与Ｒ１２相仿的效果,表明该关联式具有良好的通用性．对Ｒ１２、Ｒ１３４ａ和Ｒ６００ａ在毛细管内的流动特性进行了模拟计算．结果表明,该模型可用于制冷装置系统仿真和工程计算     

制冷剂在毛细管内闪蒸流动的特性

针对制冷剂在毛细管中闪蒸流动过程出现的热力学不平衡现象,基于毛细管内的“综合成核”理论,建立了气泡密度模型和气泡成长模型以及闪蒸流动数学模型,计算出反映毛细管内制冷剂闪蒸流动过程特性的重要参数－气化欠压,并对计算结果进行了理论分析。结果表明：随着质量流量的增加和入口温度的降低,气化欠压增大。     

各种射孔系列完井方式下水平井产能预测研究

本文针对套管射孔完井、射孔套管内绕丝筛管完井、射孔套管内井下砾石充填完井、射孔套管内预充填砾石筛管完井等四种射孔系列的水平井完井方式,考虑地层损害和完井方式及完井参数的影响,进行了产能预测数学模型的研究。实例计算表明,其数学模型及计算方法是可行的,可用于水平井完井方式的选择与完井参数优化设计。     

超声场对毛细管内电解质扩散系数的影响

以封闭于毛细管内的溶质扩散模拟固液分离体系中深层溶质扩散过程。采用液相色谱毛细管法测定毛细管内的二元扩散系数 ,通过分析温度、超声场 (排除热效应 )、直接超声场的影响 ,探讨了超声场对微孔深层扩散的强化作用机理。实验结果表明 ,超声场对毛细管内二元扩散系数的影响是热效应和管内流体扰动两方面共同作用的结果。在排除超声场热效应的条件下 ,随超声功率的增大 ,毛细管内的二元扩散系数随之增大 ,相对二元扩散系数与测量的流速无关 ;在无超声场作用时 ,毛细管内的相对二元扩散系数随温度升高而增大 ,呈线性关系。直接超声场的影响可采用超声场的热效应、管内流体扰动及相互作用参数叠加的方式表示。     

绝热毛细管内制冷剂自蒸发流动中各压降分布的试验研究

介绍了由试验数据求取毛细管内制冷剂自蒸发流动过程中局部摩阻压降、加速压降和总压降的方法;给出了干度和摩阻压降、加速压降及总压降沿毛细管的分布;指出干度和各压降沿毛细管的分布均呈非线性。因而,在流动特性的描述中仅用进、出口干度和压降或它们的进、出口的平均值来计算,会带来较大的误差,应考虑干度和各压降的局部变化规律。     

纳米孔隙中毛管力效应对致密油藏产能的影响

传统的相平衡计算模型无法准确计算纳米孔隙中的油气相态变化,因此须对传统的闪蒸计算模型进行改进。今通过计算油气两相压力不相等情况下油气的相平衡,得到考虑毛细管力效应的油气黏度、密度及溶解气油比等物性。毛细管力采用Young-Laplace公式进行计算,计算了某多组分混合物的相态平衡常数,结果与实验值符合良好,从而验证了本文算法计算相平衡的准确性。还以Bakken致密油藏为例,基于黑油模型研究毛细管力对相平衡影响时的油藏产量预测,结果表明忽略毛细管力的影响,会使预测的油气产量低于实际的油气产量。本研究较好地解释了毛细管力对油气的相态平衡及其对致密油藏产能预测的影响。     

考虑再循环风的飞机座舱引气污染仿真研究

目前,系统仿真以及计算流体力学(CFD)仿真是研究飞机环控系统以及座舱流场的主要手段。通过系统建模仿真可以获得飞机环控各个子系统及各个部件的主要工作参数;通过计算流体力学仿真计算可获得飞机座舱内详细流场参数。飞机环控系统与座舱作为一个连续的整体系统,在实际工作中相互依存、相互影响,然而在研究中却往往被割裂开,顾此失彼。通过AMESim与Fluent耦合仿真,研究了在考虑环控系统再循环风影响下,飞机环控系统——座舱整体模型中污染物的进入、扩散以及排除。通过对比有回风、无回风工况的差异,证明了耦合仿真方法在环控系统——座舱研究上的适用性。由计算结果可知,考虑再循环系统与不考虑再循环系统导致的座舱内CO污染物的扩散及排除规律完全不同。     

绝热毛细管内制冷剂流动的非平衡性

建立了制冷剂在绝热毛细管内流动的两流体模型,模型中考虑了气液两相间的速度滑移和温度滑移.采用6种制冷剂的流量实验数据验证该模型,结果表明,90%的预测值与实验值偏差在±10%以内,并且能合理预测压力的沿程分布.应用该模型研究了制冷剂在绝热毛细管内自蒸发过程的非平衡特性.结果显示:气液两相间的速度滑移和温度滑移在整个两相区一直存在,但在绝大部分区域内,这种非平衡性并不显著;与不考虑非平衡性的平衡均相流模型相比,本文模型计算的毛细管流量平均偏高7.3%.     

高效毛细管电泳分离模型及其应用

应用色谱分离理论，综合考虑了分子扩散、进样量、能量耗散等因素对高效毛细管电泳分离的影响，建立了高效毛细管电泳分离模型。研究了电压、溶液浓度、进样量、毛细管管径等因素对理论极高度的影响，并与模型计算结果进行了比较。结果表明，所提出的模型能够较好地描绘高效毛细管电泳的分离机理，该模型可作为优化操作条件和进行放大设计的基础。在此基础上，应用高效毛细管电泳技术对生物产品进行了分离，以探讨该技术在生物领域的应用。     

冰箱回热毛细管计算模型

在分析现有的冰箱毛细管主要计算模型的基础上,针对冰箱毛细管实际应用情况,建立了冰箱回热毛细管六段流阻模型.该模型充分考虑了回气管与毛细管回热长度以及毛细管进出口截面突变的影响,并对冰箱回热毛细管在三种不同工况下的性能进行了模拟,研究了冷凝温度、蒸发温度、以及毛细管相对位置对毛细管工作性能的影响,结果显示冷凝温度对回热毛细管内的制冷剂流动特性影响最大.     

绝热毛细管中制冷剂流动特性的一阶积分模型

制冷剂在绝热毛细管内的流动因存在汽液两相流而较为复杂．本通过引入两相流区压力和比容之间的一阶近似式,获得该问题的一阶近似积分解．在常见的制冷空调工况范围内,以制冷剂CFC-12、HFC-134a和HC-600a为工质,对该模型与分布参数模型进行了对比;同时也与实验数据进行了对比．结果表明：与分布参数模型的平均偏差小于1％,与实验数据亦较好吻合;计算速度较分布参数模型提高了一个数量级以上。     

毛细管两级串联节流特性

基于单根绝热毛细管模型建立了绝热毛细管的两级串联节流模型,并根据房间空调器的相关实验数据进行了验证,以两级毛细管的同何尺寸（内径和管长）为变化参数,通过模型对串联节流流量特性进行了仿真和分析,发现了流动壅塞位置的多样性及其对流量的影响,提出了可以指导房间空调器中串联毛细管设计的两点结论：高压连接管只要满足一定的几何尺寸范围就能起到辅助节流的作用;热泵工况下辅毛细管的内径是影响流量的主要参数。     

An approximate analytic model for flow through capillary tubes

An analytic model for working fluids flowing through capillary tubes has been established with the approximate integral method. All the possible flow regimes in the capillary tubes, including subcooled, two-phase and superheated regimes, are covered in the model, and different analytic solutions are given respectively for each flow regime. As examples, the mass flow rates of refrigerants R12, Rl34a and R600a through capillary tubes are predicted by the model, and compared with those evaluated by a general distributed-parameter model. The mean bias falls into 1% and the maximum bias is 2.2%, while the computation speed of the new model is more than one order of magnitude higher than that of the distributed-parameter one.     

空气源热泵毛细管节流空调系统的研究

根据气液两相流动的均相流假设,建立了绝热毛细管的分布参数模型.在冷热工况下空调系统制冷剂充注量差值的基础上,采用该模型模拟计算了应用毛细管节流的热泵型空调系统中主副毛细管的长度.将储液器法和采用主副毛细管控制制冷剂流量这两种方法进行了对比分析,结果表明,在控制系统高低压差和制冷剂流量时,两种方法各有利弊.因此,提出了采用主副毛细管和增加储液器相结合的方法控制热泵型空调系统冷热工况下的制冷剂流量.     

Comparison between homogeneous and separated flow models of isobutane flowing through adiabatic capillary tubes

Capillary tubes have been widely used as expansion devices in small-scale refrigeration and heat-pump systems. However, adiabatic flow through a capillary tube is extremely complicated, despite its simple geometry. This work presents a comparative study on the homogenous flow model and separated flow model, which were used to simulate the flow of isobutene (R600a) through adiabatic capillary tubes. The influence of different combinations of friction factor and two-phase viscosity correlations, and the effect of metastable flow on the flow characteristics were investigated. The predicted mass flow rate was lower when the separated flow model was used. The separated flow model performed better in predicting a mass flow rate over 2 kg·h?1. The Colebrook friction factor correlation combined with the Dukler or McAdams viscosity correlation yielded smaller deviations of 5.43%, 5.49% and 5.44%, 5.43% when ignoring and considering the metastable flow, respectively. Additionally, the homogenous flow model adopting the Bittle and Pate friction factor and Dukler viscosity correlations achieved the highest accuracy with a mass flow rate under 2 kg·h?1. The mean error was 4.12% in the case without metastable flow, and 3.37% in the case with metastable flow.     

毛细管内两相流体驱替规律研究

本文模拟了不同半径毛细管中水驱油和油驱水时界面移动的全部过程,为深入理解液-液两相流动机理,建立正确的两相流流动模型提供一定的依据,探索孔隙内流体驱替速度与外加压差之间的关系。根据实验数据,发现它们之间存在很强的规律性,其流动规律明显偏离泊谡叶公式,依据实验资料,得到的结论是：两相驱替时界面移动的动态接触角余弦与外加压差之间存在线性关系;进而得到动态毛细管压力与外加压差之间的线性关系;两相驱替时,液体的流动规律是,界面的移动速度与外加压差成线性关系,对于水驱油和油驱水时,直线的斜率不同,其截距是静毛细管压力,转变点的压力与静态接触角和直线的斜率有关。     

制冷热泵装置毛细管组件及其应用特性研究

研究一种新型结构的毛细管组件,可克服传统毛细管流量变化单一的缺点,并通过优化设计其结构,使其具有较灵活的流量变化特性.采用均相流模型,对普通毛细管与毛细管组件在变工况、变工作模式下的流量变化规律进行了对比计算.计算表明,毛细管组件可较好地满足制冷热泵装置流量变化的需求.建立R22制冷热泵实验装置,对毛细管组件的应用特性进行了实验研究.结果表明,在典型工况下,当制冷负荷和制热负荷不同时,毛细管组件能提供不同的制冷剂流量,与相应的冷热负荷相匹配.