15K热耦合两级脉管制冷机低温段回热器长径比理论及实验研究

为了提高脉管制冷机的制冷量和效率,解决液氢温区以下多级脉管制冷机效率低下的问题,对关键部件之一的低温段回热器尺寸进行了设计优化。针对15 K两级脉管制冷机,首先采用数值模拟仿真的方法研究了低温段回热器尺寸对制冷机内部各项损失以及性能的影响,获得了等效长径比的最优值3.81;然后研制了等效长径比分别为3.81、6.80的两种低温段回热器进行实验对比。实验结果表明,制冷机低温段回热器等效长径比为3.81时,制冷机性能更好,且在30 Hz下,可以在15 K获得制冷量0.91 W,此时各级总输入电功为386 W,整机的比卡诺效率达到4.45%。该研究可为制冷机低温段回热器的设计优化提供参考,对多级脉管制冷机的效率提升具有一定的指导意义。     

大型高速低温风洞冷量回收的方法研究

为提高低温风洞排气冷量的综合利用和节能减排,实现大型低温风洞科学建设,分析了目前大型低温设备冷量回收利用的现状和方法;针对低温风洞高雷诺数试验运行中排气系统的工作流程和特点,对大型高速低温风洞排气冷量进行了初步计算,结合当前低温工质气化冷量回收技术方案的流程分析和国内外低温系统冷量回收利用的技术特点,对低温风洞液氮喷雾制冷后冷量回收与高效利用的方法和可行性进行了初步研究。综合考虑技术难度和投资经济性,提出了通过蓄冷设备、空分装置、固态氮制取进行冷量回收的3种主要技术途径。分析结果表明:采用蓄冷设备需要周边用冷设备支持,回收效率低;利用空分装置无需额外投资,经济性较好;固态氮制取回收效率高,硬件投资大,经济性较差。通过合理调整风洞试验流程,选取合适的技术方案,可以实现大型低温风洞的冷量回收。     

15W@77K气体轴承斯特林制冷机研究与开发

为满足高温超导器件对斯特林制冷机需求,开展了15W@77K气体轴承斯特林制冷机研究与开发.提出小孔节流和连续狭缝节流相结合的气体静压轴承,采用Sage整机热力学和麦克斯韦电机电磁学仿真分析,设计了整体直线式的15W@77K气体轴承斯特林制冷机,制作样机进行性能测试.测试结果表明:制冷机在环境温度23℃下获得15.85W@77K的制冷量,输入电功为258.6W,制冷系数为0.0613,质量仅为3.5kg(不含控制器和散热器),冷量质量比(制冷量/质量)达到4.53W/kg,制冷机最低温度为35K.     

15K 以下 G-M 低温制冷机的冷量计算和最佳工作压力的选定

G-M 低温制冷机是利用放气制冷原理来实现制冷过程的.对于理想气体可以采用V(p_h-p_l)来计算理论制冷量.然而,当制冷机处在15K 以下深低温工作时,由于氦气性质已远离理想气体,上述公式不再适用.本文从变质量热力学理论和实际气体性质出发,导出了G-M 制冷机制冷量的一般计算式,它可适用于各种工质以及放气过程的各种物理模型.进而利用氦气的p-v-T 关系,计算了在不同制冷温度下获取最大制冷量和最大制冷系数的最佳工作压力区域,并与理想气体模型计算的结果进行比较.结果表明,目前在G-M 机上常用的工作压力对深低温G-M机不再合宜,而应采用较低的工作压力.     

小型低温制冷机的综合性能比较及选用

对小型低温制冷机的综合性能进行了比较，从制冷温度同制冷量和工作寿命、制冷温度同效率及制冷系数等的关系曲线分析各种小型低温制冷机的优缺点，对其选用标准提出了一些建议。     

200 K/40 W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

200K/40W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

超高纯氙去除氪低温精馏塔HYSYS模拟优化

为满足大型暗物质探测器PandaX-4T低本底及高灵敏度的要求,探测介质氙(Xe)中氪(Kr)含量要求为n_(Kr)/n_(Xe)≤1×10~(-13)(n为物质的量).本文以超高纯氙去除氪低温精馏塔为例,首先简单介绍精馏塔及其结构设计.其次,对该塔的精馏塔参数进行HYSYS模拟及优化,得出现有运行工况下精馏塔内压力、温度以及氪浓度的分布,并研究了进料位置、回流比、进料流量、再沸器加热量、废品氙流量及进料压力等操作因素对精馏纯度的影响.提出优化提纯效果的精馏操作参数,即塔压为221 kPa、回流比为145时,原料氙中氪含量可从5×10~(-7)提纯到4.1×10~(-14),这对超高纯氙去除氪低温精馏的产品纯度进一步提高有重要指导意义.     

一机多用的家用洗衣制冷机问世

一种既能当洗衣机、电冰箱,又能作空调器的一机多用家用洗衣制冷机,由西安飞机制造公司技术员王心言研制成功,并获得国家专利证书。该机由两部分组成:上部分为双缸洗衣机,下部分为两个高、低温冷藏箱,最低温度可达-23℃,制冷量为700大卡,总容积达100升以上。产品采用压缩式制冷原理,冷凝器既可使空气冷却,又可使水冷却,所以制冷系数大。冷凝器产生的热量通过水排出室外。节流部分采用独特的毛细管路,便     

-120℃小型逆布雷顿空气制冷机性能的试验研究

在改建的逆布雷顿空气制冷机多功能综合试验台上,分别对一台空气制冷机关键部件(膨胀机和紧凑式换热器)在设计工况下的效率、降温、流阻、热负荷和制冷效果等热力性能进行了全面的试验分析,并进行了各种超工况下的综合性能考核.试验结果表明:该空气制冷机的制冷范围为-73℃(制冷量为250 W)~-120℃(制冷量为50 W),膨胀机效率最大达60.5%,回热器效率最高达97.5%,系统降温最大达150℃,制冷机最低温度达-123℃,并能满足-120℃下50 W热负荷需求.通过试验分析得出了小型高速透平膨胀机和紧凑式换热器中各参数间的影响关系,以及制冷机中各参数的匹配关系.     

变截面脉管制冷机的实验研究

为了更好地提高脉管制冷机的制冷效率和制冷量，降低制冷温度，对变截面新型结构的脉管制冷机进行了实验研究和分析，实验结果表明，对于实验所用的脉管制冷机，在外部条件和系统其他结构不变的情况下，当系统压力为1．2MPa，最佳频率为14Hz时，变截面脉管比等截面管获得的低温低30K，证明了变截面脉管制冷机的性能比等截面脉管制冷机的性能优越。     

吸收LNG冷能的丙烷冷凝器低温传热性能

利用丙烷作为中间介质回收LNG冷量是解决LNG冷能利用过程中大温差传热问题的有效途径。对超临界LNG丙烷在冷凝器中的传热进行理论研究。根据丙烷所处的状态将LNG与丙烷的传热分为过热区、两相流区及过冷区。通过参数分析研究丙烷入口温度、冷凝器尺寸、丙烷流量等对冷凝器整体传热结果的影响规律。结果表明:适量增大LNG流量、减小丙烷通道的尺寸有利于LNG冷量的回收,而过热丙烷的入口温度对LNG冷量的回收影响不大;提高冷凝器传热效能的途径包括:找出最佳丙烷入口温度、适当减小丙烷流量以及减小丙烷通道尺寸。     

液化天然气冷藏车冷量回收理论与稳态实验研究

根据我国冷藏运输行业发展现状和趋势以及液化天然气(LNG)汽车的普及与推广,分析了回收LNG冷量用于冷藏车的优越性和可行性,并对其冷量进行了匹配计算,提出了清洁、环保、节能的直冷式LNG低温冷藏车流程方案.由于LNG的危险性,以液氮为替代工质,开展了直冷式低温冷藏车冷量回收稳态实验研究.结果表明:系统稳态运行效果理想,LNG气化复温所提供的冷量充足;冷藏厢内温度能顺利降低到-20℃,厢内各测点温差在4℃以内,降温速度和温度场的均匀性都符合相关规范技术要求;系统方案切实可行,节能效果明显,具有显著的经济和社会效益.     

中间再沸器与精馏节能

《广东化工》,(2),48—52(1986) 中间再沸器安装在精馏塔提馏段,为精馏过程提供部分能量以减少塔底再沸器的供热量,为回收利用质量较差的余热提供可能性。文中对普通精馏塔和安装了中间再沸器的精馏塔进行了有效能分析,并用(1-T_0/T)～Q图进行了比较,说明了安装中间再《广东化工》,(2),48—52(1986) 中间再沸器安     

非理想溶液精馏优化设计

建立二元非理想溶液精馏优化设计数学模型 .该模型以精馏系统 (包括精馏塔塔体、塔顶冷凝器和塔底再沸器 )的年总费用为目标函数 ,采用抛物线法求解 .提出了保证算法稳定、收敛速度快的措施 .算例表明用本方法可迅速、方便求出二元非理想溶液连续精馏最优设计参数     

低温风洞防护结构设计与强度校核

防护结构作为低温风洞内绝热系统的一个重要的子系统,具有隔绝绝热单元与低温介质,降低冷量损耗,形成气流通道的作用。然而,其在风洞运行过程中不断承受着风洞运行的低温载荷和交变压力载荷,为此,本文重点开展了防护结构设计和强度校核研究。首先,对防护结构进行了总体设计,明确了各部件尺寸和材料;然后,建立了防护结构三维有限元模型,根据低温风洞运行的最恶劣工况对防护结构进行了强度分析;最后,对防护结构进行了低温环境下的交变压力冲击试验。结果表明：设计的防护结构满足风洞运行工况下的强度要求,但在支撑件附近存在冷量损耗,这对我国将来自主开展大型低温风洞的设计建设具有重要的借鉴意义。     

乙基胺分离系统各塔的设计和模拟计算

根据各物料挥发度的不同以及三乙胺与乙醇、水的三元共沸物在不同压力下共沸组成的不同,对乙基胺粗产品进行了分离。乙基胺分离系统包括6个塔,精馏后得到纯的一乙胺、二乙胺、三乙胺产品。利用模拟软件Asp-en Plus对乙基胺分离系统进行了设计和模拟计算,得到了各塔理论板数和回流比等设计参数。精馏后产品的质量纯度满足一乙胺不低于0.995,二乙胺不低于0.995,三乙胺不低于0.998的要求。通过对分离系统中各塔冷凝器和再沸器热负荷的计算,得到了年产30000t乙基胺分离系统所需要提供的冷却水量约为1669t/h,需要提供的中压饱和蒸汽约为25.7 t/h,需要提供的低压饱和蒸汽约为15.1 t/h。     

浅谈精馏工艺中节能降耗的措施

精馏过程的节能具有非常重要的作用,有助于降低能耗,节省企业生产成本,同时还有助于保护自然环境。精馏当中能够通过最适宜回流比以及进料状态等方式,采用中间冷凝器与再沸器,以及引入多效精馏等各种先进的方法与手段。科学地对多组分物料分离流程进行部署,改善分离效率、并提高物料回收率,在此基础上,实现能耗的降低,分析了国内精馏过程的节能的概况以及今后的发展方向。     

斯特林制冷机无油润滑间隙密封的设计与研究

传统的制冷机回热器常使用接触式滑动密封,存在磨损,限制了制冷机的使用寿命.间隙密封的应用则可以避免这些问题.斯特林制冷机的密封关键在于气缸与活塞的间隙密封,能否有效地将其密封直接影响了斯特林制冷机的性能与可靠性.斯特林制冷机回热器采用间隙密封,这种密封方式不仅可以达到密封的目的,同时可以消除因密封面接触而产生的磨损,以及因此而产生的磨损污染.但是,由于间隙内气体的泄漏,引起了冷量的损失,使制冷量减少.因此在间隙密封的设计中要合理设计间隙的大小以及间隙的偏心度,以确保密封的有效性及其使用寿命.     

氯苯生产精馏装置的节能改造

用流程组合法,在氯苯生产精馏过程中,以氯苯精馏塔塔顶冷凝器做为苯回收塔的中间再沸器,利用氯苯精馏塔塔顶蒸汽做为苯回收塔的热源,在很少增加设备投资,仅改变工艺流程的情况下,取得较好的节能效果.