双节流跨临界CO_2两相流引射制冷系统的实验研究

文中介绍在跨临界CO_2制冷系统中采用的双节流装置,第一膨胀阀用来控制高压侧压力,第二膨胀阀用两相流引射器代替,以回收系统膨胀功。对双节流装置引射制冷系统的性能进行了实验研究,分析了两段式喷嘴几何尺寸和工况变化对引射器性能和系统COP的影响。实验结果表明,在固定工况下,随着第一喷嘴扩张角的增加,引射比和压缩机耗功先增大后减小,而系统制冷量和系统COP呈相反的趋势;随着第一喉部当量直径的增加,引射比和系统COP都先增大后减小。在固定几何尺寸下,蒸发温度为-1℃和-3℃时,系统COP和引射比分别取得最大值;随着气冷器出口压力的升高,引射比逐渐增加,而系统COP逐渐减小。     

主动式配气系统驱动的低温制冷机理论与实验研究

针对G—M型脉管制冷机传统配气方式中压缩机配气量耗功和不可逆损失较大等缺点,本文提出一种带有中间气库的主动式配气系统。理论分析表明,和传统配气方式相比,主动式配气系统可显著降低压缩机配气量耗功和配气系统熵产。基于自行研制的G—M型脉管制冷机开展实验。当中间气库开启时间比例为30％时,制冷机可获得较低的制冷温度且对制冷性...     

轮背空腔-密封气对CAES向心涡轮变工况流动损失的影响

本文以国内首套MW级压缩空气储能(CAES)系统末级向心涡轮为研究对象,通过数值模拟分析了变工况条件下轮背空腔-密封气对等熵效率和流场结构的影响.结果表明:在求解中考虑轮背空腔-密封气结构能够使等熵效率数值解的偏差减小0.7%;随涡轮进口压力增加,轮背空腔泄漏流由叶片吸力面中部叶高区域逐渐向轮毂转移,流动损失先增加后减小;合理降低轮背空腔泄漏气体的轴向速度,能够减弱轮背空腔-密封气结构对等熵效率的负面影响,使向心涡轮在较宽的变工况范围内都保持高效运行.     

跨临界CO_2蒸气压缩/喷射制冷循环分析

利用喷射器代替节流阀作为CO_2制冷循环的主要膨胀装置,回收膨胀过程的部分动能,减少节流损失,降低压缩机耗功,并通过在压缩机进气前开一旁路,调节压缩机进气量,使系统稳定。对喷射循环与节流阀循环、膨胀机循环进行了性能比较,得出了喷射器循环相对于其他两种循环的优势;并对系统中各个参数对系统性能的影响进行了分析,系统蒸发和冷却温度对CfP影响较大;最后对系统(?)分析得到蒸发器到喷嘴后的压力差对COP和(?)损失的影响较大。     

小型轴流式管路液力涡轮的试验研究

为获得小型管路液力涡轮的水力模型和工作特性,对不同参数下液力涡轮的水力性能进行了试验研究,分析了涡轮输出转速及扭矩的变化特性及影响因素,主要探讨了通过涡轮的流体流量、压力以及叶片安装角对涡轮水力性能的影响.多种工况的试验结果表明,液体流量是影响涡轮输出性能的主要动力参数,可以通过流量的变化调节涡轮的输出转速和输出扭矩;叶片安装角对涡轮工作效率的影响较大,不同安装角度涡轮的设计转速要与其最高效率点相对应.     

液氢在节流件中的流动特性研究

采用计算流体动力学方法,对液氢流经节流件的流动特性进行了研究;分析了雷诺数、孔径比对节流件的流出系数和永久压降损失的影响规律。研究结果表明,在多孔结构平衡整流作用下,平衡型节流件的流场特性优于标准节流孔板;节流件的流出系数与雷诺数有关,但在一定条件下逐渐趋于稳定值,且平衡型节流件的流出系数大于标准节流孔板;增大节流件的孔径比可减小流体流动的压力损失;在相同工况下,平衡型节流件的永久压力损失显著低于标准节流孔板。     

超高压水射流形成过程中的压力损失研究

 对超高压水射流形成过程中的压力损失进行了理论研究,并且对不同条件下超高压水射流速度的变化规律进行了实验研究,最后确定了不同条件下超高压水射流的初始参数。结果显示,在超高压水射流形成过程中,压力损失主要是在水流从高压管道进入高压喷嘴时由于流道发生断面收缩而造成的,压力损失大约为最终超高压水射流动能密度的49%;随着喷嘴口径的增大,压力损失减小,整个系统的能量利用率越高;随着水射流压力的增大,压力损失增大,但增大的程度会减小。     

海上平台用可调射流泵节能注水系统研制

海上平台注水驱油生产过程中,注水系统常采用单一高压水源向各注水井注水,在确保最高压力注水井正常注入的同时,其余各中低压注水井须经注水管线阀门节流后注入,其将产生巨大节流能耗。为此提出了利用可调射流泵代替低压井管线阀门以降低注水能耗的新措施。以渤海某平台注水井为研究对象,设计出一种节能注水用喷嘴可调射流泵,通过三维建模和Fluent数值分析,模拟了喷嘴开度为30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%时可调射流泵的注水性能。在此基础上进行了可调射流泵注水性能试验,并利用试验值对模拟值进行了修正。结果表明:通过调节喷嘴开度可实现注水压力处于1.4～4.0 MPa之间和注水流量在500～800 m~3·d~(-1)之间的不同种组合工况,满足该注水平台的工作需求。与现有注水方式相比,采用可调射流泵每年可节约能耗6.8×10~4 kW·h,效果显著。     

基于传热窄点分析的跨临界CO2系统稳态性能研究

基于传热窄点研究了固定气体冷却器进出口水温时,高低不同的进水温度、不同的出水温度、排气压力、蒸发温度、过热度以及换热面积对于系统性能的影响。结果表明:随着进出口水温的升高和换热面积的减小,系统COP逐渐减小,并且最优高压压力逐渐升高;随着蒸发温度的升高,系统COP逐渐增加,最优高压压力逐渐升高;增加过热度只会在排气压力较低时提高系统的COP。当处于部分负荷工况时,冷端温差随负荷率的增加而减小;对于气冷器进出口水温温差大的工况,当负荷率小于1时传热窄点会位于换热器中间位置。在负荷率到达1时,传热窄点恰好移动到冷端。当负荷率大于1时,传热窄点一直稳定在冷端;对于气冷器进出口水温温差小的工况,当负荷率小于1时,传热窄点就已经到达冷端,并随着负荷率的增大一直稳定在冷端;部分负荷下的COP总是小于设计负荷下的COP,实际负荷偏离设计负荷越远,系统的COP越小。     

盘管表面喷雾冷却传热传质特性实验研究

针对盘管表面喷雾冷却,通过实验方法研究迎面风速、喷嘴进水流量及辅助空气压力对系统传热传质的影响。研究表明,随着迎面风速的增加,系统的传热传质系数逐渐增大,当风速达到1.5 m/s时,部分液滴未能与盘管进行换热就被排出系统,使有效液滴数量降低,传质系数增长速度减慢;随着喷嘴进口水流量的增加,系统的传热传质系数增加,但流量过大会在盘管表明生成较厚液膜形成热阻,使传热传质能力下降;随着辅助空气压力的增大,系统传热传质系数增大,但进水流量一定时,压力过大会使得喷雾流量下降,传热传质增长速率下降。     

自激脉冲射流喷嘴参数对装置能耗影响分析

为揭示喷嘴各参数变化对低压大流量自激振荡脉冲射流装置能耗的影响,本文借助数值模拟的方式,对自激振荡脉冲射流喷嘴的能耗问题进行了探讨,根据各结构参数和运行参数变化对腔内速度矢量场、腔内空化区形状即压力场、以及脉冲射流频率影响的分析结果,得到了如下论断:在合适的工况下,上喷嘴入口速度的降低将同比例降低下喷嘴出口的能量输出,上喷嘴压力提高与下喷嘴射流动能的增加成三倍关系.经过与试验结果对照,验证了这一结论,这一结果对于优化设计自激振荡脉冲射流喷嘴,指导自激喷嘴工业化设计具有重要的价值.     

涡轮转速对无导叶对转涡轮流动特性的影响

为了探究无导叶对转涡轮在不同涡轮转速下的流动特性,运用CFD方法对某无导叶对转涡轮模型级的流场进行了三维定常多叶片排的数值模拟.结果表明,涡轮转速的变化对无导叶对转涡轮的喉部位置基本没有影响;随涡轮转速的升高,高压动叶内的激波损失增大,低压动叶内的激波损失减小,源生于低压动叶吸力面上的激波沿吸力面向尾缘移动;对于远离设计点的非设计工况,流动分离损失及低压动叶中的激波损失构成了对转涡轮损失中的主体;涡轮转速的变化对高低压动叶出口气流角及高压动叶出口马赫数的影响作用较大;高低压涡轮出功比、对转涡轮的总功率及等熵效率均随涡轮转速的增大而增大.     

可变喷嘴涡轮增压器试验研究

可变喷嘴涡轮调节技术是改善增压柴油机低速性能、降低柴油机排放的有效措施。将所设计的转叶式可变喷嘴涡轮增压器进行了涡轮性能试验,试验结果表明它能够有效地调节涡轮特性。进行了可变喷嘴涡轮增压器与CA6106柴油机的匹配试验,并将其结果与带放气阀增压器的试验结果进行了比较,结果表明CA6106柴油机高速油耗和整个外特性烟度都得到明显的改善。     

(火积)理论在热功转换过程中的应用探讨

分析和讨论了(火积)理论在热功转换过程的应用及其局限性.对Carnot循环的分析表明,Carnot循环中系统的(火积)是平衡的,但(火积)和熵之间不存在dG=T2dS这样的联系.对于一般热力学过程,分析表明,在热量传递到内可逆循环中间接对外做功时,现有的(火积)理论可用于系统的分析.讨论了热功转换过程分析中(火积)理论与熵理论的不同.分析表明,两个理论的分析角度及优化输出功的前提条件是不同的.熵产从可用能损失的角度分析热功转换过程,而(火积)理论则从热量势能消耗的角度.当输入系统的可用能给定或者输入系统的热量及热量进、出系统的热力学力给定时,熵产最小化对应于输出功最大;对于(火积)理论,则当输入系统的热量及热量进、出系统的温度给定时,最大(火积)损失对应于最大输出功.同时,它们各自均有局限性.当相应的前提条件不满足时,最大(火积)损失或最小熵产可能不与最大输出功相对应.     

两段式喷嘴引射器制冷循环系统性能的实验研究

使用两段式喷嘴的引射器可以将喷嘴中较大的制冷剂液滴破碎,从而有效提高两相流引射器及制冷系统的效率。以R134a为工质,对采用两段式喷嘴引射器的两相流引射制冷系统进行了实验研究,重点分析了固定工况下喷嘴的几何尺寸对引射比及系统性能的影响。结果表明,随着引射器喷嘴第一喉部面积的增加,其引射比逐渐增大,系统COP整体上呈上升趋势;随着引射器喷嘴第二喉部面积的增加,引射比也逐渐增大,而系统COP先升高后降低,在第二喉部面积为2.83mm2时达到最大值;较小的第一段喷嘴扩张角可显著提高引射器的引射比。     

燃煤机组凝结水节流过程蓄(?)转换特性分析

提高燃煤发电机组的运行灵活性是电力行业的迫切需求,但提高灵活性的措施一般会降低燃煤发电机组的效率。为此,本文针对提高燃煤发电系统灵活性的主要措施之一凝结水节流过程展开研究,建立了凝结水节流系统的动态模型,获得了其动态特性,采用(火用)分析方法研究了不同节流比例下系统蓄(火用)转换特性。结果表明:凝结水节流过程中,效率与灵活性成负相关,节流比例越大,输出功率变化越快,但输出功率总量减小,附加(?)损失增大。节流比例从20%变为90%时,附加输出能量增量减小117 MJ,附加(火用)损失增加255 MJ。     

两段式喷嘴对CO_2两相流引射制冷系统性能的影响

文章对采用两段式喷嘴的引射器及其两相流引射制冷系统在不同工况、不同几何尺寸条件下进行了实验研究。实验结果表明,在实验工况固定的条件下,采用两段式喷嘴的CO_2两相流引射制冷系统的COP随引射器第一喉部直径的增大而增大,引射比随第一喉部直径的增大而减小;系统COP和引射比随引射器中间连接直径的增大而减小。对于固定几何尺寸的引射器,系统COP随气冷器出口压力的升高而增大,引射比随气冷器出口压力的升高先减小后增大,在9MPa时引射比最小。与传统的CO_2制冷系统相比,采用两段式喷嘴的CO2两相流引射制冷系统的COP在不同工况的条件下均高于传统系统的COP,最大可提高约15%。     

可调式引射器对两相流引射制冷循环系统性的影响

在两相流引射制冷循环中,采用引射器来代替膨胀阀,回收节流过程中的膨胀功。采用可调式喷嘴引射器,通过调节喷针的位置调节引射器喷嘴出口的流通截面积来改变工作流体的流量。对以R134a为工质的两相流引射制冷循环系统进行实验研究并对引射器内部的流动进行数值模拟,分析喷嘴喉部截面积和扩张角对R134a两相流引射制冷系统性能的影响。模拟结果和实验结果均表明:在定工况条件下,引射器的引射比随喷嘴喉部截面积的增大而升高,而随喷嘴扩张角的增大先升高后减小,在喷嘴扩张角为3°时取得最大值。系统的COP随喷嘴喉部截面积的增大先升高后减小,在喷嘴喉部截面积为2.84mm2时,系统COP取得最大值。     

节流阀后压力变化对液化系统参数的影响

天然气液化系统的工作参数主要是借助节流阀来调节的。针对丙烷预冷混合制冷剂循环,借助过程模拟软件HYSYS,计算了液化系统各节点的状态参数。在天然气进口状态不变的情况下,以节流阀后压力为自变量,对预冷循环流程、混合制冷循环流程、天然气液化流程三部分进行了稳态分析。结果表明:预冷节流阀的调节可以控制预冷循环与主冷循环分别承担的负荷,随着预冷节流阀后压力的升高,预冷压缩机功耗降低,主冷压缩机功耗升高;升高主冷循环中节流阀后压力可降低主冷功耗。在主冷制冷循环中,一级节流与二级节流之间温度与阀后压力有关,二级节流后温度存在极值点。当天然气出口节流阀后压力升高时,液化率也会升高。     

喷嘴喉部直径对CO2引射制冷系统性能的影响

为探索两级汽液分离CO2引射制冷系统中喷嘴第一喉部直径对其性能的影响,实验测量了使用不同喷嘴第一喉部直径的两级汽液分离CO2引射制冷系统的性能,并与传统CO2两级节流引射制冷系统进行了比较.实验结果表明,随着第一喉部直径的增大,引射比和系统COP均逐渐增大,引射比在第一喉部当量直径为2.0 mm时达到最大值,而系统CO...