进气温度及冷流率对涡流管制冷性能的影响

采用基于实际生产应用的涡流管模型，以空气为介质，模拟分析了不同进气温度和冷流率对涡流管制冷性能的影响，结果表明：冷流率一定时，涡流管的冷端出口温度、热端出口温度、制冷温度效应及单位制冷量均随进气温度的升高而增大，而制冷效率基本不受温度影响；在相同进气温度下，涡流管的制冷温度效应、单位制冷量及制冷效率都随冷流率的增大呈先增大后减小的趋势；存在一个最佳冷流率范围使得制冷温度效应、单位制冷量、制冷效率最大，但它们各自的最佳冷流率范围不同。     

一种电子散热用小型涡流管性能的试验研究

提出了一种应用于小功率电子散热的小型涡流管,设计建立了涡流管性能试验装置系统。针对进气压力P0、冷气流率μ对其冷却性能的影响进行了试验研究。试验结果表明,在P0=0．3—0．6MPa,μ=0．27—0．72范围内,涡流管的制冷效应及制冷量随P0的增大而增大,而制冷效率随P0的增大而减小;制冷效应、制冷量和制冷效率都随μ的变化而变化,且在μ为0—1的范围内都有极大值。     

喷嘴对锥形涡流管热分离影响研究

通过涡流管内部气体的流动分析,得到了喷嘴结构对涡流管热分离性能的影响关系,基于锥形涡流管进行了对比实验,实验验证了分析结果的正确性.实验结果表明:影响涡流管热分离性能的基本参数是喷嘴流道的总截面积,而非单个流道的截面积或流道个数.保持单个流道的截面积一定,当冷气流率较小时,流道个数越多对应制冷效应越大,而冷气流率较大时,结果相反.当冷气流率较小时,增加喷嘴流道的总截面积可获得更高的制冷效应,但制冷效率变化不大.分析表明:在本实验条件下当喷嘴流道总截面积与锥形涡流管截面积之比为0.153时,可同时获得较高的制冷效应和制冷效率.     

强化热端换热对涡流管性能影响

涡流管内部能量分离导致的外层高温流体与内层低温流体的热量交换,影响了制冷效果.为此,基于对流传热原理,设计了一种强制冷却的涡流管结构,在涡流管的热端外加冷却水腔,通入循环水对涡流管外壁进行冷却.通过实验和数值模拟的方式,研究不同结构参数和操作参数下,冷却热端外壁面对涡流管制冷性能的影响.结果表明:与传统涡流管相比,强制冷却能够削弱外层热气对回流冷气的影响,提高涡流管的制冷性能.阿基米德螺线型喷嘴较直线型喷嘴的提升更明显,最大单位制冷量达到12.53 kJ/kg.在压比为2、3和4的条件下,强制冷却涡流管的制冷性能均有提升.强制冷却涡流管的单位制冷量随热端管长径比的增加而升高,等熵效率最高可以达到34.1％.     

基于均匀设计的制冷小管径涡流管结构优化

为了更好地将小管径涡流管应用于油田伴生气的轻烃回收工艺中,采取均匀试验设计,选取涡流室直径、热端管长、冷端孔径3个对小管径涡流管制冷性能影响很大的结构变量因子,利用CFD软件对其在入口总压0.4 MPa,入口总温293 K,冷流比0.71下的制冷温差进行了结构优化计算,并对计算结果进行了回归分析,拟合并验证了经验公式,通过对经验公式寻优,得到了优化后的结构参数。对比优化结构与初始结构涡流管内速度场、温度与压力场分布发现涡流管结构优化后冷热分离性能更佳,同时计算对比了冷流比在0.71～0.79范围内优化结构与初始结构涡流管的制冷温差与单位制冷量,计算结果显示相同冷流比下结构优化后的涡流管制冷温差与单位制冷量更大。以上研究结果表明,采用均匀试验设计结合数值计算和回归分析可以对小管径涡流管的结构参数进行有效的优化调整,显著提高其制冷性能。     

四流道喷嘴涡流管能量分离特性的实验研究

以压缩空气为介质,对两种四流道喷嘴涡流管内的温度分布及能量分离特性进行了实验研究,得到涡流管内的温度分布曲线;实验结果表明:随着冷气流分量的增加,冷气流的温度逐渐升高,制热效应增加,制冷效应和冷热分离效应降低,喷嘴形式对涡流管制冷效应影响很大,实验测得的温度分布趋势与理论一致.     

大管径八流道螺旋喷嘴涡流管流动与传热数值模拟

为了探究大管径涡流管内流场分布规律和冷热分离机理,建立大管径八流道螺旋喷嘴涡流管三维模型,选取甲烷作为工质气体进行数值模拟,并对相关物理场进行重点分析。研究结果表明:涡流管内径向存在一环形区域,内外旋流气体在区域内相互剧烈作用,总压迅速减小,不可逆熵增大,能量快速传递,总温产生分离;同时,在一定入口总压、总温下,调节热端出口背压,涡流管存在最佳的制冷、制热温差以及最优的制冷、制热量,且同一冷流比下,工质气体的单位制冷量要优于单位制热量。     

涡流管的流道特性及制冷能力实验

以常温定压下的压缩空气为介质,对不同流道数目和轨迹的涡流管喷嘴内的温度分布及能量分离特性进行了实验研究,得到涡流管内的温度分布及制冷能力曲线;实验结果表明:在常温和入口气流压力为0.7 MPa下,4流道喷嘴制冷效应最佳,6流道喷嘴的制冷效应最差,3流道、5流道喷嘴的制冷效应介于两者之间;3种型线中阿基米德螺线喷嘴的制冷效应最好。实验发现涡流管内0.7R处存在着一个冷热两股气流的分割面,界面以内是冷气流,界面以外是热气流。     

避难硐室涡流管实验及数值模拟

基于有关文献规定避难硐室可以采用专用压风管路制冷的要求,分析了避难硐室涡流管的制冷原理,建立了涡流管模型。进行了仿真和分析,得出了涡流管不同压力下温度分布云图;并搭建了涡流管实验台,对涡流管的制冷性能进行了实验,得出了相关实验数据。最后对仿真结果和实验结果进行了对比,为进一步将涡流管用于避难硐室的制冷系统提供了依据。     

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。     

涡流管及其流率特性

简述了涡流管的基本结构、工作原理和所设计的涡流管；结合试验结果，对流率特性进行了分析，得出一些重要结论。利用相对流率特性估算不同膨胀比下的冷却效应的方法可供性能近似计算分析时参考。     

压力式螺旋型喷嘴降温特性实验研究

针对空冷机组在夏季高温天气不能满发的问题,采用喷雾增湿降低入口空气的干球温度.选用压力式螺旋型雾化喷嘴进行喷雾降温试验研究,包括喷嘴流量特性试验及不同喷嘴布置方式的喷雾降温试验.从试验数据得到喷嘴流量特性曲线,并且在对降温过程进行热湿交换分析的基础上拟合出以蒸发冷却为主要降温机理的降温效果关联式.通过比较喷嘴不同布置方式的降温效果,得出排间距为500mm的喷嘴布置方式降温效果略好于排间距为1 000mm的喷嘴布置方式.     

渐变截面型入料口夹角对旋流器流场及压降的影响

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,通过数值试验方法考察了渐变截面型入料口夹角对Φ50 mm水力旋流器流场及压降的影响.结果表明,增大入料口夹角,切向速度增加,致使分离效率提高;与此同时,轴向速度和溢流管底端的最大径向速度也随之相应增加,导致沉砂分流比略有降低、短路流量增加,但对湍流结构影响不明显;空气柱直径同样随着夹角的增加而增大,从而有效分选空间减小.旋流器内部的压力损失主要包括主分离区域的损失和入料口区域的损失;增大入料口夹角,总压降增加,导流能力增强,当夹角为20°时,导流性能最优,但能量利用率降低.     

新型吸附式冷管的最低制冷温度影响因素研究

提出了一种新型的余热固体吸附式制冷管．该种制冷管无节流装置、无运动部件、结构简单、强度较高，且每根管子自成一个完整独立的制冷系统，所以其密封性好、使用方便；研究了在吸附剂量不变的情况下，制冷剂(吸附质)充注量对制冷管性能的影响。由于该种制冷管的性能跟外部环境参数具有较强的耦合性，本文就热源温度、环境温度、风速和环境空气湿度等参数对其最低制冷温度的影响进行了实验研究，实验采用的工质对为13X沸石分子筛-水．     

连铸喷嘴气路加速环对喷嘴出口处液相运动与分布的影响

为获得更好的高速连铸二冷区铸坯冷却效果,本文提出在气-水雾化喷嘴气路通道内增设加速环装置。根据生产工艺条件,利用Fluent软件建立了优化前后气-水雾化喷嘴的三维气-液两相流模型,分析了喷嘴进水压力和进气压力对喷嘴出口处液相速度和液相体积分数分布的影响。结果表明,本文计算条件下,当喷嘴进水压力一定时,随着进气压力的增加,喷嘴出口处液相速度显著增大,液相体积分数呈减小趋势;当喷嘴进气压力一定,随着进水压力的增加,喷嘴出口处液相速度减小,液相体积分数整体呈增大的趋势;相同工况条件下,喷嘴气路设置加速环后,喷嘴出口处的液相速度分布较优化前更稳定,液相分布均匀性得到改善。     

旋涡管内的能量分离

改变旋涡管切向喷进速度以对旋涡管进行管内能量分离研究.结果表明旋涡管内能量分离效果主要取决于切向喷进速度.在亚声速区,分离效果与旋涡管喷嘴出进口压力比呈线性关系,且与喷嘴进口压力无关;最大能量分离效果发生在临界压力比附近,且受喷进压力影响,能量分离过程主要发生在旋涡管的前三分之一管段。还对最大能量分离效果进行了分析.