大尺寸单级高频脉冲管制冷机研究

本文简要介绍近年来在德国吉森大学开展的大尺寸单级高频脉冲管制冷机研究的主要进展.该大尺寸脉冲管已能达到较低的制冷温度并在60～80 K获得较高的效率,在国际上处出领先水平.文中首先介绍了理论模拟结果,然后介绍实验存在的问题及其改进,特别是提出了一个改进回热器温度不均匀分配的方案,得到了很好的验证.     

ICP-OES研究平板太阳能集热器闷晒水质中的重金属元素

平板太阳能集热器为人们的日常生活提供热水，微量的重金属元素和杂质会随着热水从集热器内部流出，对环境产生潜在影响，同时也威胁人们的身体健康。因此，有必要对平板太阳能集热器闷晒的水质样品进行检测分析。为了提高集热器水质样品检测结果的可信度，集热器在闷晒时所使用的水均为超纯水，且在闷晒前利用超纯水对集热器进行冲洗，以降低管道内的杂质对结果的影响。所测试的平板太阳能集热器的管道材料均为TP₂磷脱氧铜。检测的标准溶液包含As，Ca，Cu，Mg，Ni和Zn等21种重金属元素，浓度梯度分别为0.2，0.4，0.8和1.6 mg·L-1。以铝基底蓝膜、黑铬和阳极氧化三种涂层的平板太阳能集热器闷晒后的水质样品为研究对象，采用ICP-OES(inductively coupled plasma optical emission spectrometry)法定量分析水质样品中重金属元素的含量，并通过信噪比确定了各重金属元素的最佳分析谱线。标准溶液中部分重金属元素的最佳分析谱线分别为（nm）：As（188.979），Ca（317.933），Zn（206.200），V（290.880），Cu（327.393），Ni（231.604），Sb（206.836），Pb（220.353）。结果表明，ICP-OES可以同时准确分析多种重金属元素的含量，水质样品中重金属元素的含量越高，则元素谱线的振幅越大。平板太阳能集热器闷晒的水质样品中不含有Be，Co，Cd，Cr，Fe，Li，Mn，Mo，Se，Sr，Tl和Ti等12种重金属元素，但含有As，Ni，Cu，Ca，Mg，V，Pb，Zn和Sb等9种重金属元素。水质样品中重金属元素含量的变化规律是随着平板太阳能集热器闷晒时间的增加而增大，增大至峰值后又随着集热器闷晒时间的增加而减小，且逐渐减小至较低含量。得出了重金属元素随闷晒时间的变化规律，给出了不同种类重金属元素的超标量和超标的闷晒时间。以城市供水水质标准（CJ/T 206-2005）对相关重金属元素的限值作为参考，水质样品中Cu，Ni，Zn元素的含量均未超过该标准中的限值。但是，平板太阳能集热器水质样品中As，Pb和Sb重金属元素的含量在闷晒了8 d后均出现了不同程度的超标，As，Pb和Sb的最大超标量分别为0.007，0.006和0.004 mg·L-1。其中，蓝膜集热器水质样品中As元素的超标量最高，黑铬集热器水质样品中Pb的超标量最高，阳极氧化集热器水质样品中As的超标量最高。检测结果对厂家和用户都具有一定的参考意义，说明了集热器管道材料的制备工艺有待进一步提高，以减少重金属元素的析出量。也为后续对平板太阳能集热器的研究和国家标准的制定提供一定的参考。     

射流损失---小孔型脉冲管制冷机的一种重要损

脉冲管冷端和热端的层流化元件是脉冲管制冷机的重要部分。本文从流体力学、热力学出发,分析了小孔型脉冲管热端的流动过程和热力过程,确定了小孔型脉冲管的制冷机理。在此基础上,分析表明在脉冲管热端存在射流现象和涡流现象,导致一种气流混合的损失。本文称之为射流损失。设计了几种改进结构,实验验证了这种损失的存在同时也揭示了改进方法的有效性。     

超高频脉冲管制冷机研究

本文分析了超高频下脉冲管制冷机的两个特点,并在理论分析和计算的基础上,利用强波热声发动机作为驱动源,形成300 Hz的超高频条件,研制了一套两级的脉冲管制冷机,着重考察了调相结构(小孔气库和惯性管)对制冷机的影响.经初步优化,二级冷头温度在1000 W时达到了66.54 K,1200 W时达到了64.64 K.     

高频脉冲管制冷机的数值模拟及其实验优化

随着高频脉冲管制冷机技术的发展,为了进一步提高制冷机的性能,需要对制冷机内部机理进行进一步的深入分析．运用数值模拟方法对脉冲管制冷机进行仿真模拟,能够有效直观地研究脉冲管制冷机的内部工作机理．本文采用CFD软件(FLUENT(?)),建立了回热器的多孔介质模型对不同工况的高频脉冲管制冷机进行全三维模拟计算,得到了高频脉冲管制冷机内部的流动分布,并通过计算得到了频率和平均压力对制冷机的内部参数和性能的影响．将计算结果与实际制冷机的优化结合起来,为实验的优化提供一定的依据．优化并得到了一种高效率的高频脉冲管制冷机,其80 K的COP达到4％以上．     

高效脉冲管制冷机性能及冷头方向性影响研究

本文介绍了一套高频同轴脉冲制冷机在低功率输入条件下的性能特性,研究了减弱冷头方向性影响的方法.该制冷机采用中科院理化所自制的2 cc线性压缩机驱动,输入功率30 W,冷头垂直向下放置时,冷头的无负荷最低温度为58.9 K,在80 K可提供0.7 W的制冷量.     

35K／0．6W多路旁通单级脉冲管制冷机

针对35K温区应用这一制冷要求,围绕多路旁通方案高频同轴脉冲管制冷机这一拥有我国自主知识产权的技术开展了系统的实验研究。实验表明多路旁通流通面积和惯性管长度都有最佳值,是关键影响因素;引入双向进气后,制冷剂温度降低10K左右,是35K应用不可缺少的因素。实验表明多路旁通优于传统单级和二级的形式。在原理样机阶段,实现了2...     

矩形管吸收体均匀聚光器光学性能

提出了一种具有矩形管吸收体的均匀聚光器(USC-RT),建立了USC-RT反射面的数学模型,并进行了求解验证。针对USC-RT的能量转换过程建立了光学模型,以一个集热面积为10 m~2的USC-RT为研究对象,基于SMARTS模型通过全年能量的模拟计算对该集热器的旋转角和倾角进行了优化分析。结果表明USC-RT的最佳旋转角为0°(沿南北方向放置),给出了USC-RT在不同调节方式下的最佳倾角和最佳光学效率。当USC-RT全年固定倾角、每个季度调整一次倾角以及每个月调整一次倾角时,不同纬度地区集热器平均获取的最佳年总光学效率分别为92.0%、96.8%和98.1%。USC-RT的最佳年总光学效率显著高于东西水平放置时的年总光学效率,且在高纬度地区也显著高于南北水平放置时的年总光学效率。     

超高频脉冲管的气体微团位移分析

本文通过建立绝热模型,理论上分析了小孔型脉冲管制冷机内部气体微团的运动过程,定性地推导出了小孔型脉冲管制冷机冷端的相位差,以及冷端和热端的最大位移量。同时分析了频率、温度和小孔阻力对相位角和最大位移量的影响以及超高频下脉冲管制冷机冷头温度比一般高频制冷机高的原因。     

流体横掠圆形微针肋热沉流动与传热特性

本文以去离子水为冷却工质,对流体横掠当量直径为90～200 μm的圆形微针肋阵列热沉的流动与传热特性进行了实验研究.实验数据显示:对于叉排实验件热沉,摩擦阻力系数对雷诺数的依变关系在Re=100前后发生转变;端壁效应、高径比和布置方式对摩擦阻力系数有很大影响;努塞尔特数随雷诺数的增大显著增大,其依变关系在双对数坐标下呈现较好的线性关系.