涡流管能量分离过程实验研究

利用涡流管部分轴线温度测量实验装置,考虑到进气压力和涡流室结构对涡流管能量分离过程的影响,针对不同进气压力和不同涡流室结构的涡流管部分轴线温度分布进行了实验研究。根据实测结果,得到了进气压力及涡流室几何结构对涡流管部分轴线温度分布的影响曲线。在此基础上,根据实验结果并结合热力学原理对涡流管制冷的物理行为作了分析。结果表明:涡流导致涡流室中心区域气流膨胀是涡流管产生制冷效应的一个重要原因。     

三流道喷嘴涡流管能量分离特性的研究

涡流管是一种可以产生冷热分离效应的结构简单的装置,尽管其在结构和操作上非常简单,但管内发生的能量交换过程却极其复杂。以压缩空气作为涡流管的工作介质,对涡流管能量分离特性进行了实验研究,获得了涡流管制热效应、制冷效应与进气压力以及冷流率之间的关系。研究结果表明:在冷流率 μ_c<85％时,喷嘴进口压力愈高,三流道喷嘴涡流管的制冷效应愈好,制热效应也愈好;冷流率愈高,三流道喷嘴涡流管的制冷效应愈差,但三流道喷嘴涡流管的制热效应愈好。     

自复叠制冷中节流阀开度对流量影响实验研究

自复叠制冷循环中节流阀的开度对于整个系统循环的性能有直接影响.文中针对自复叠制冷循环中主节流阀和支节流阀开度对流量的影响进行了实验研究.实验结果表明:主节流阀开度、支节流阀开度对于主流流量和支流流量都有显著地影响;在相同开度变化下,主节流阀与支节流阀的交互效应对于主流的影响比支流的影响大.     

冷端孔径及进口压力对涡流管性能影响的实验研究

设计了涡流管实验样机,在不同进口压力和冷流比工况下,实验测量了三种冷端孔径的涡流管性能,并分析了冷端孔径、喷嘴环端面间隙及进口压力对涡流管性能的影响。实验结果表明,冷端孔径为5mm的涡流管降温及制冷性能最佳,最佳冷端孔径与涡流管径之比为0.5。在进口压力为0.4MPa工况下,其冷端最大温降分别比冷端孔径为4mm和6mm的涡流管大6.1℃和2.9℃,最大制冷量分别大30.2%和5.4%;在所有进口压力工况下,对应于最大冷端温降的最佳冷流比约为0.5,而对应于最大制冷量的最佳冷流比约为0.65。在进口压力为0.3~0.5MPa范围内,涡流管冷端温降和制冷量均随着进口压力的升高而增大,且进口压力越高,冷端温降的增长速度越慢;制冷性能系数COP随着进口压力的升高而降低,而等熵温度效率则几乎不随进口压力改变而变化,仅是冷流比的函数。同时,实验发现,喷嘴环端面间隙对涡流管能量分离效应影响很大,设计制造过程中必须消除其影响。     

基于正交试验方法的涡流管优化设计

为了寻求涡流管最大能量分离效果的最优化几何尺寸参数,该文探讨了喷嘴数目、分离孔板直径、涡流管长度、热端调节阀角度对涡流管最大制冷效应的影响,并采用极差分析法分析了试验结果。得出:喷嘴数目对涡流管能量分离影响程度最大,而调节阀锥度的影响程度最小,涡流管长度和分离孔板直径对其影响程度处在两者之间。该文利用正交试验法设计涡流管实验,为涡流管的研究提供了一个新的思路。     

脉管制冷机回热器流动阻力系数测量和模拟研究

针对脉管制冷机CFD模拟时,回热器的粘性阻力系数和惯性阻力系数的选取至关重要。为研究回热器的粘性阻力系数和惯性阻力系数,搭建了实验测量平台,实验研究了粘性阻力系数和惯性阻力系数与制冷温度、充气压力和丝网目数的变化关系,利用所测得的粘性阻力系数和惯性阻力系数作为输入参数进行仿真计算,建立了回热器二维数值仿真模型。结果表明:粘性阻力系数随充气压力和制冷温度的增加而减小,随丝网目数的增加而变大;惯性阻力系数随充气压力和丝网目数的增加而减小,随制冷温度的增加而变大。     

双向进气脉管制冷过程的实验研究

一、本文的目的 脉管制冷法发明于六十年代,称为基本脉管。七十年代末出现了改进型,称为小孔脉管,后来又经不断改进,制冷温度达到实用要求,从而把这种新颖的制冷方法推进到实甩化的研究阶段,引起高技术和军工部门的很大兴趣。1989年西安交大热工教研室脉管研究组进一步提出了双向进气脉管制冷方案,并获得专利。试验表明,双向进气小孔脉管比之当今国内外常规的单向进气小孔脉管可以达到更低的制冷温度,而且方法简便可行。然而,脉管制冷内部过程复杂,详尽的理论和试验工作尚很缺乏。本文的目的是由实验探索阀门开度、脉动频率、充气压力等对脉管内部压力波形的调相调幅作用。因为文献[1]已分析表明,脉管内部动态参数幅值和相位的变化对其制冷过程有着直接的影响。     

六流道喷嘴涡流管流动与传热数值模拟

为了研究涡流管内部的能量分离机理,建立了六流道喷嘴涡流管的三维数值计算模型,采用Realizable k-ε模型对涡流管的速度和温度分布进行数值模拟,并将涡流管无量纲总温的径向分布与其他研究者的结果进行对比,验证了模拟结果的准确性。结果表明:保持入口压力不变,涡流管的制冷效应随着冷流率的增大呈现先增大后减小的趋势,存在着一个最佳制冷效应;涡流管内存在着内旋流、外旋流和循环流,循环流的存在使内旋流的能量传递到外旋流中,使得涡流管内存在能量分离现象;能量分离主要发生在涡流室区域附近。     

小流量涡流管特性的实验研究

本文用实验方法研究了小流量涡流管制冷的特性。实验中分别对入口压力和工质等因素对涡流管特性的影响进 行研究。在实验中发现了涡流管冷端制热和热端制冷的反常现象,并对其进行了解释。     

三种膨胀装置不可逆损失的比较

本文利用熵法对涡流管、透平膨胀机及节流阀三种装置进行了研究.通过理论分析说明了在相同的工况下,节流阀的(火用)损失最大,涡流管次之,透平膨胀机最接近等熵膨胀.随着入口温度的升高,涡流管的(火用)效率明显的增大,而其它两个变化不大.研究结果对于膨胀制冷机的研究开发具有一定的指导意义.     

Statistical Assessment of Counter-Flow Vortex Tube Performance for Different Nozzle Numbers,Cold Mass Fractions,and Inlet Pressures Via Taguchi Method

Abstract

In this article, the effect and optimization of process parameters in a counter-flow vortex tube on temperature difference were investigated through the Taguchi method. The experiments were planned as per Taguchi's L27 orthogonal array with each experiment performed under different conditions of inlet pressure, nozzle number, and cold mass fraction. By means of analysis of variance and regression analysis, the effects of factors and their interactions on temperature difference were determined and modeled with a correlation coefficient of 93.5%. Accordingly, it was observed that temperature difference goes up with the increase in inlet pressure, and the cold mass fraction and decreases with the increase in nozzle number. In addition, the optimum settings of process parameters maximizing the temperature difference are an inlet pressure of 650 kPa, a nozzle number of 2, and a cold mass fraction of 0.7. Finally, confirmation tests verified that the Taguchi method was successful in the assessment of vortex tube parameters for temperature difference.     

基于涡流管能量分离效应的温度分布实验研究

在入口温度、压力不变的条件下,改变冷流比,分别对不同冷流比工况下的涡流管内温度分布进行了实验测试,同时对不同冷流比工况下的实验结果进行比较,研究表明:在同一轴向端面处,温度由轴心向壁面呈现不断增大的趋势,在壁面附近处达到最大值;在同一径向位置处,温度随着轴向位置的增大不断增大,在涡流室的轴心处,温度达到最低,而在热端出口的壁面处,温度达到最大。在冷流比为0.1563时,温度沿径向呈增大趋势,而在冷流比为0.7158时,温度沿径向呈现先降低后增大的趋势;在实验研究范围内,同一测点处,温度随冷流比的增大而增大。     

Experimental investigation of the effect of nozzle numbers on Ranque–Hilsch vortex tube performance

The present study investigates the effects of the orifice nozzle number and the inlet pressure experimentally on the cooling performance of the counter flow-type vortex tube. The energy generation has been conducted using a stream-tek generator (model GNMD-KIT) with different numbers of nozzles (2, 3, and 6), an aspect ratio of 1:6, and an inner diameter of 7.5 mm. In the experiments, for each of the orifices, inlet pressures have been adjusted from 200–600 kPa. The energy separation investigated here focuses on the cold temperature difference and coefficient of performance for cooling. The experimental results concluded in this article prove that the greatest effect of nozzle number is for three nozzles, and hence, that nozzle number could affect the energy separation efficiently. A comparison of the present experiments with other published works has been conducted. An analytical study of the characteristics equation has been carried out to evaluate the best correlation of the ratio of cold temperature difference to the inlet temperature as a function of pressure, cold mass fraction, and nozzle number.     

供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响

为探究热泵供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响,保持室外环境温度15.5℃不变,调节热泵供水温度,测试冷却水流量、气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力、压缩机耗功量、系统制热量、气冷器热交换完善度、系统COP的变化情况。结果表明:供水温度由45℃升至85℃,气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力随之增加,冷却水流量随之减小。系统制热量增加了7.3%、气冷器热交换完善度下降了20.0%、系统COP下降了35%、压缩机功耗增加了65.1%。     

WATER VAPOR ABSORPTION ENHANCEMENT IN LiBr/H2O FILMS FALLING ON HORIZONTAL TUBES

An experimental investigation was conducted into the enhancement of water vapor absorption in aqueous lithium bromide solution films falling on horizontal tubes. The variable parameters included the solution flow rate, the inlet temperature of the cooling media, the solution inlet temperature, and the effective extended surface. The experimental results, which were correlated with the film Reynolds number, showed that the cooling effect of the tube wall was the governing factor in the absorption process for small solution flow rates, but the inlet solution subcooling dominated the absorption performance for large flow rates. Also, the R tube, which has a unique ridged fin shape, exhibited the best absorption performance among the tested tubes.     

涡流管性能的热力学分析

涡流管是一种新型的能量分离装置,热力学参数和几何参数对其的性能影响很大。该文依据热力学第一、第二定律,建立了涡流管能量分离过程热力学模型,将不可逆过程可用能损失归结为热量火用收益和压力损失两部分,获得了一种基于热力学火用分析的涡流管性能优化新途径。结合不同进气压力、喷嘴数和冷端出口直径的涡流管能量分离性能实验,得到上述诸因素对涡流管能量分离过程中火用变化的影响,通过对能量分离过程中热量火用收益和压力损失的比较,实现了涡流管能量分离性能的优化设计。