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。     

低温空气制冷速冻系统性能的实验研究

对使用空气动压轴承的升压式空气制冷速冻系统进行了实验研究,分析了压气机进口压力、散热器冷边风量及回热器对系统性能的影响。实验结果表明:增大压气机进口压力和散热器冷边空气流量均可降低涡轮出口温度,提高系统制冷量;系统COP随着压气机进口压力的升高而增大,但是增大幅度逐渐减少;系统增加回热器后,涡轮出口温度最多可降低约67%,系统制冷量和COP最多约可增加45.5%,其中涡轮出口温度最低约可降至-50℃,系统COP最大可达0.7左右。     

进气温度对微燃机燃烧室燃烧特性的影响分析

本文通过实验研究了在保持微型燃气轮机燃烧室出口排气温度不变的情况下,改变进口空气温度对燃烧室燃烧特性的影响.结果表明,随着燃烧室进气温度的增大,燃烧效率提高,燃烧室出口温度不均匀性系数减小,热阻增大,总压恢复系数有所降低.同时,实验结果还表明,随着燃烧室进口空气温度的增大,燃烧室出口处CO及未燃烬碳(UHC)排放浓度显著降低,但NO排放浓度则增大.根据实验结果,本文还分析了进气温度的改变对燃烧室燃烧特性的影响规律,为今后微型燃气轮机燃烧室的研制及改进提供了参考依据.     

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采用两相流的流动换热理论,建立二维几何模型,运用FLUENT对稳定入口流速下注入气体的铅铋流动段作了模拟。模拟研究注入气体的体积份额或速度改变对压力和铅铋与注入气体之间换热与影响,得到了不同条件下的温度与压力分布。分析结果发现,体积份额减小,铅铋流体的径向温度分布更加均匀,中心温度更低;随着体积份额的减小,铅铋的总压呈现出一种下降的趋势。注入气体速度不同对铅铋整体的换热影响不大;中心处的动压有较大增加,总压改变甚微。     

长微直管内气体低速流动的亚堵塞现象

长微直管道内多流态并存的流动特性研究不仅有理论意义，而且在太空飞行器的控制系统中有着重要的应用价值.采用实验研究和理论模型近似分析相结合的方法研究了长微直管道内的气体流动特性.实验中，以空气为工作介质，进口压力分别设定为130，250，320kPa，出口压力变化范围为9—100?kPa.沿程分布有五个测压点，进出口设有温度传感器，测量出口流量的同时可以得到沿程压力分布.近似理论模型采用二维平板近似模型.研究发现，在保持进口压力不变、不断降低出口压力的条件下，当进出口压比低于5.3左右时，质量流量随压比增加 关键词： 长微直管道 亚堵塞 表面积与体积比 多流态并存 临界压比     

微通道粗糙度对甲烷催化燃烧影响的数值研究

采用详细化学反应机理对甲烷空气预混气体在不同粗糙度下微通道内催化燃烧进行了数值模拟。结果表明:粗糙度的存在使得微通道内甲烷转化率减小,出口温度降低,粗糙表面将阻碍催化反应的进行,而且粗糙度越大这种阻碍作用越大;在同一粗糙度下,随着当量比、混合气入口速度的增加,粗糙度对催化反应的阻碍作用越明显,粗糙度越大,燃烧效率越低。     

基于UGKS的过渡区方柱绕流数值研究

本文基于统一气体动理学格式(Unified Gas Kinetic Scheme,UGKS),对微尺度过渡区气体绕流方柱开展数值模拟研究,计算分析了Kn数对气体流动传热过程的影响规律。研究发现,随着Kn数增加,方柱壁面气体速度滑移和温度跳跃增大,壁面上压力、剪切力和热流也相应增大,方柱壁面-气体之间的换热得到强化;方柱对气体流动的阻碍作用减小,方柱前滞止区影响范围相对增大,方柱温度对柱后区域气体温度影响相对减小。     

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。     

盖板式预旋系统温降特性的实验研究

预旋供气系统是为发动机涡轮转子叶片提供合适压力、温度和流量冷却气流的部件系统,因其具有显著降低冷气相对总温的巨大潜力而受到关注。本文在系统压比1.10～1.50、涡轮盘转速3000～9720 r/min参数范围内,通过在转盘上测量气流相对总温来获得预旋系统的温降特性,并通过一系列温度校准实验来确保转盘气流温度测量的准确性。分析了转速,压比和喷嘴出口旋转比对系统温降特性的影响。研究结果表明:随着转速的升高,预旋系统温降先小幅增大,之后迅速减小,最大可达7.6 K;随着压比的增大,系统温降增大;系统无量纲温降随喷嘴出口旋转比近似呈线性变化。     

冷却水流量对CO2空气源热泵气体冷却器换热性能影响的实验研究

以CO_2为工质,对空气源热泵热水器矩形螺旋套管气体冷却器的换热特性进行实验研究,搭建了空气源热泵热水器实验台,测试分析冷却水流量的变化对冷却水进出口温差、CO_2进出口压力与温度、CO_2质量流量、气体冷却器总换热量、总传热系数及热泵系统COP等参数的影响,探究其对气体冷却器换热性能的变化规律。结果表明:随着冷却水流量的增加,冷却水进出口温差、CO_2进出口压力和温度均呈下降趋势,CO_2质量流量则呈上升趋势;气体冷却器的总换热量增加49.70%,总传热系数增加57.55%,COP增加73.41%,增幅较大;而气体冷却器换热效能系数仅增加1.77%,变化趋势不明显。     

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采用焓探针对大气压力下热喷涂等离子体射流的焓和温度进行了测量和计算,研究了氩气流量变化、电流变化和喷涂距离对等离子射流的焓和温度分布的影响。结果表明,氩气流量不变的情况下,随着功率的增加等离子体的焓值和温度增加;电流保持不变时,随着氩气流量的增加等离子体的焓值和温度不断减小,随着距离喷嘴出口轴向距离的增加,等离子体的焓值和温度都大幅度的降低;氩气流量变化对喷枪热效率影响不大,功率增大时,喷枪热效率增加显著,喷枪热效率最高可达到60%。     

Laval喷管内激波位置的计算及制冷性能分析

明确激波在Laval喷管内的发生位置,能够为设计及优化Laval喷管线型提供理论依据,从而提高Laval喷管的制冷性能和整个天然气超音速分离器的分离效率。文中对Laval喷管进行了结构设计,对不同背压条件下Laval喷管内激波位置进行了理论分析与计算,并利用FLUENT软件进行了数值模拟,通过研究不同背压条件下Laval喷管内气体马赫数、压力和温度分布,对喷管制冷性能进行了对比分析。结果表明:保持Laval喷管入口压力不变,随出口背压增大,激波位置逐渐从喷管出口向喷管入口方向移动,气体受到激波的影响,在喷管所能达到的最大马赫数不断降低,所能产生的最低温度不断上升,喷管的制冷性能越差;理论计算与数值模拟结果基本一致,数值模拟验证了理论计算的正确性。     

CO_2内螺旋管式气体冷却器换热特性仿真研究

建立了一种应用于CO_2热泵热水机的内螺旋管式气体冷却器(逆流型)的换热特性稳态仿真模型,且与实验数据吻合较好。在仿真模型基础上,分析气体冷却器内部流体温度沿管长分布情况,研究结构参数和水侧进口温度对气体冷却器换热性能的影响,研究结果表明:由于CO_2侧出口温度不会低于水侧进口温度,因此换热量受水侧进口温度限制,当气体冷却器换热面积增加到一定程度时,换热量增加幅度放缓并逐渐接近其上限值;随着水侧进口温度的增加,水侧与CO_2侧的对数平均温差和换热量降低,水侧出口温度增加幅度越来越小。     

大气压氩气射流等离子体的光谱特性研究

等离子体喷枪是一种重要的等离子体源,已成为近几年低温等离子体研究的一个重要课题。本文利用钨针-钨丝网电极制作了直流喷枪装置,在大气压空气中产生了稳定的等离子体羽,并采用发射光谱的方法,对等离子体羽的等离子体参数进行了研究。在钨针电极与钨丝网电极之间放出耀眼的白光,钨丝网电极出口的气流下游有火苗形状的等离子体羽喷出。在电压保持不变的条件下(13.5 kV),等离子体羽长度随气体流量增加而增大;在气体流量保持不变的条件下(10 L·min-1),羽长度随外加电压的增大而增大。在气体流量一定的条件下,放电电压和放电电流呈反比例关系,即电压随着电流的增大而减小,说明放电属于辉光放电。采集了该喷枪在300～800 nm范围内的放电发射光谱,通过玻尔兹曼方法对放电等离子体电子激发温度进行了测量。结果表明,电子的激发温度随外加电压的增大而降低,随着工作气体流量的减小而升高。利用放电的基本理论对上述现象做了解释。这些研究结果对大气压均匀放电等离子体源的研制和工业应用具有重要意义。     

带方形喷嘴风道结构对热定型机性能影响

针对带方形喷嘴风道结构设计与优化问题,采用计算流体动力学软件FLUENT对带方形喷嘴的风道内流体流动特性进行了模拟仿真,研究了风道底面夹角、风道倾斜角、喷嘴方形出口尺寸和喷嘴出口挡板高对喷嘴出口气体压力和流量特性的影响.结果表明,底面夹角为8°、9°、10°和11°时,出口气体流量的均匀性均较好;随着风道倾斜角增大,出口气体流量均匀性增加;出口挡板过高或者过低均不能使出口气流方向垂直于织物布面;随喷嘴出口尺寸的增大,出口气体流量均匀性降低.同时,进行了实验研究,并将实验结果与模拟结果进行了比较,发现两者最大误差小于10%,验证了理论分析的可靠性.     

旋转射流搅拌石灰浆池气液两相流特性研究

基于三维石灰浆池Eulerian多相流模型,结合标准k-ε湍流模型和滑移网格技术,通过Fluent软件研究了旋转射流搅拌系统(RJM)作用下湿法脱硫(FGD)石灰浆池中的气液两相流特性。模拟结果表明随着旋转射流器自转角速度的增加,浆池内部射流长度和氧化空气横向速度呈现出先增大后减小的趋势,氧化空气分布同样呈现先趋于良好后趋于恶化趋势;当射流出口速度增大时,射流长度、氧化空气横向速度以及Z向速度也随之增大,氧化空气分布逐步改善。     

不同压力下对冲扩散火焰燃料型NO生成特性

采用NH3模拟燃料氮,数值预测了Ar稀释的CH_4/空气对冲扩散火焰在不同压力下NO的生成,并讨论了燃料型NO生成量的影响因素。结果表明:随着燃料氮含量的增加,燃料型NO反应路径逐渐成为NO生成的主要路径。其生成量随着压力的增加而减少。燃料中CH_4含量和气流出口速度对燃料型NO均有一定影响。CH基团同时参与NO的生成与还原反应,在本文工况下对NO还原反应影响更大,随着燃料中CH_4含量的增加,NO峰值会略有减小。气体出口速度增加,高温区变小,反应物在高温区的停留时间变短,对NO还原反应影响强于NO生成反应,因此随着出口速度增加,NO峰值略有增加。     

海底混输管道停输和再启动瞬态流动规律研究

本文采用大型实验环道模拟和OLGA软件结合探索海底混输管道在停输和再启动过程中的瞬态流动规律.实验模拟表明气液同时停输过程中没有出现过减现象;在保持气量不变的情况下,将液量突然增加,会出现压力过增现象.OLGA软件模拟表明在停输过程中,管线沿线温度下降,可能出现水合物;再启动过程中,平台终端的液量波动幅度很大;停输过程中,整条海底管线的总持液量不断减小,但幅度不大,再启动过程中,总持液量急剧增大,之后又重新达到稳定.     

低温空气制冷系统性能数值模拟

采用集总参数法建立升压式低温空气制冷系统的数学模型,并用EES软件编制计算机程序,对系统性能进行模拟,分析压气机进口压力和回热器对系统性能和除湿效果的影响。结果表明:在系统中增加一级回热器可大幅提高系统的制冷量和COP,COP最多可提高约44%;而在系统中增加二级回热器可大幅提高系统的除湿效率,最大除湿效率约为47.6%,但对提高系统制冷量和COP效果不大;压气机进口压力的升高可大幅提高系统的制冷量和COP,而制冷温度的升高会导致涡轮进口空气的含湿量增加。     

高压单螺杆膨胀机性能试验研究

为了回收高压天然气在减压站中损失的压力能,我们实验室研发了螺杆直径117 mm的高压单螺杆膨胀机用于取代现有减压阀组。建立高压单螺杆膨胀机试验平台,利用高压空气作为工质对高压单螺杆膨胀机进行了性能测试。通过改变高压单螺杆膨胀机的进口压力和转速,获得该机型相应的性能变化规律。试验结果表明,高压单螺杆膨胀机的最大输出功率,容积效率,轴效率和最小气耗率分别为33.2 kW,86.45%,51.9%和58.8 kg/(kW·h);容积效率随着转速的增加而增加,但进口压力对其影响较小;轴效率随着转速的增加而增加,随着进口压力的增加先增加后逐步稳定;气耗率随着转速的增加而减小,随着进口压力的增加先减小后增加。