本文關(guān)鍵詞：壓力振蕩管內(nèi)非平衡凝結(jié)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣波制冷技術(shù)是利用壓力振蕩管內(nèi)非定常流體的能量傳遞和熱效應(yīng)現(xiàn)象來實現(xiàn)氣體膨脹波制冷的一種制冷技術(shù),該技術(shù)具有運轉(zhuǎn)速度低、制冷效率高等優(yōu)點。但以往氣波制冷技術(shù)的研究沒有考慮相變,而在實際工作中,如利用壓力振蕩管進(jìn)行天然氣輕烴回收時,存在相變過程。管內(nèi)氣體在降溫制冷發(fā)生相變時,會釋放凝結(jié)潛熱,改變壓力振蕩管內(nèi)的波系,進(jìn)而影響制冷性能。本文利用數(shù)值模擬和實驗方法,對壓力振蕩管進(jìn)行制冷時發(fā)生非平衡凝結(jié)的機(jī)理進(jìn)行了探索,對非平衡凝結(jié)對壓力振蕩管內(nèi)流場和制冷性能的影響進(jìn)行了分析,搭建了透明可視壓力振蕩管平臺和制冷平臺。主要工作和相關(guān)結(jié)論如下：(1)利用C語言編寫兩種成核模型和液滴生長模型,借助CFD軟件對壓力振蕩管內(nèi)凝結(jié)參數(shù)的分布規(guī)律進(jìn)行研究,并對計算結(jié)果進(jìn)行對比,推薦一種適合壓力振蕩管內(nèi)非定常流場的成核模型。研究表明,兩種成核模型下壓力振蕩管內(nèi)凝結(jié)參數(shù)的分布規(guī)律相同,過飽和度和成核率沿壓力振蕩管先增加后減小,過飽和度大于1后,開始成核,當(dāng)成核率最大時,開始出現(xiàn)液滴。但隨水蒸氣含量的增加,兩種成核率模型得到的成核率對數(shù)的差值逐漸增大,結(jié)果呈線性分布,線性擬合曲線表達(dá)式為y=1.40x+1.21,相關(guān)系數(shù)R2為0.93。推薦Frenkel模型為更適用于壓力振蕩管非定常流場內(nèi)的成核模型。(2)通過對非平衡凝結(jié)對壓力振蕩管內(nèi)波動和制冷性能的影響進(jìn)行研究,確定了壓力振蕩管內(nèi)發(fā)生非平衡凝結(jié)時高壓入口和高溫出口的夾角(簡稱偏角)大小的變化規(guī)律,獲得了制冷效率隨相對濕度的變化趨勢,分析了管內(nèi)凝結(jié)顆粒的運行軌跡,為相態(tài)分離提供依據(jù)。研究表明,非平衡凝結(jié)將釋放凝結(jié)潛熱,產(chǎn)生凝結(jié)激波,從而改變了壓力振蕩管的波系匹配關(guān)系,當(dāng)相對濕度為0.8時,最優(yōu)偏角與無水蒸氣相比減小了7%。壓力振蕩管的制冷效率隨著相對濕度的增加逐漸下降,相對濕度大于0.6后,制冷效率急劇下降,當(dāng)相對濕度達(dá)到0.8時,制冷效率已經(jīng)下降了5%左右。大部分凝結(jié)顆粒集中在低溫出口,但殘留在管內(nèi)的凝結(jié)顆粒會在下一次入射氣流的作用下發(fā)生二次蒸發(fā)。(3)搭建了透明可視壓力振蕩管平臺,對內(nèi)部顆粒形成和運動行為進(jìn)行測試,初步獲得了壓力振蕩管內(nèi)非平衡凝結(jié)的影像資料。搭建了制冷平臺,測試了兩種換熱形式下,制冷性能在不同相對濕度下的變化規(guī)律。研究表明,兩種換熱形式下,一方面,相對濕度由0.4增加到0.8時,制冷效率均下降約3%,分析二次蒸發(fā)是引起制冷性能發(fā)生變化的主要原因。另一方面,壓振蕩管制冷效率隨射流頻率變化趨勢相同,但冷卻水換熱對應(yīng)的極值射流頻率點前移。
【關(guān)鍵詞】：振蕩管 制冷 凝結(jié) 非定常流動 相變
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB61
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-28
• 1.1 制冷技術(shù)11-15
• 1.1.1 蒸汽壓縮式制冷11-12
• 1.1.2 吸收式制冷12-13
• 1.1.3 氣體渦流制冷13-14
• 1.1.4 氣體膨脹波制冷14-15
• 1.2 氣波制冷機(jī)的原理與發(fā)展15-20
• 1.2.1 氣波制冷機(jī)工作原理15-17
• 1.2.2 壓力振蕩管結(jié)構(gòu)形式的研究17-18
• 1.2.3 壓力振蕩管制冷性能影響因素研究18-20
• 1.3 氣體非平衡凝結(jié)問題研究現(xiàn)狀20-27
• 1.3.1 理論研究21-25
• 1.3.2 數(shù)值模擬研究25-26
• 1.3.3 實驗研究26-27
• 1.4 研究內(nèi)容27-28
• 2 壓力振蕩管內(nèi)流動分析與實驗平臺搭建28-38
• 2.1 制冷機(jī)理分析28-31
• 2.1.1 壓力振蕩管內(nèi)理想波圖的繪制28-29
• 2.1.2 端口匹配理論計算29-31
• 2.2 非平衡凝結(jié)流動分析31-35
• 2.2.1 含非平衡凝結(jié)的制冷效率公式修正31-32
• 2.2.2 非平衡凝結(jié)對可壓縮流動的影響32-35
• 2.3 實驗平臺的建立35-37
• 2.3.1 透明可視壓力振蕩管實驗平臺35-36
• 2.3.2 壓力振蕩管制冷實驗平臺36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 3 壓力振蕩管內(nèi)非平衡凝結(jié)流動數(shù)值分析38-50
• 3.1 壓力振蕩管凝結(jié)流動數(shù)值模型38-39
• 3.2 數(shù)值計算方法與模型驗證39-44
• 3.2.1 控制方程組39-40
• 3.2.2 湍流模型40-41
• 3.2.3 控制方程的離散41-43
• 3.2.4 網(wǎng)格獨立性分析43
• 3.2.5 數(shù)值模型的驗證43-44
• 3.3 數(shù)值計算結(jié)果分析44-49
• 3.3.1 兩種成核模型下凝結(jié)參數(shù)的分布44-46
• 3.3.2 壓力振蕩管接通狀態(tài)對凝結(jié)參數(shù)的影響46
• 3.3.3 轉(zhuǎn)速對凝結(jié)參數(shù)的影響46-47
• 3.3.4 非平衡凝結(jié)引起的振蕩現(xiàn)象47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 壓力振蕩管內(nèi)非平衡凝結(jié)對性能的影響50-64
• 4.1 壓力振蕩管整機(jī)數(shù)值模型50-54
• 4.1.1 數(shù)值模型的建立50-51
• 4.1.2 控制方程51
• 4.1.3 數(shù)值模型的驗證51-54
• 4.2 非平衡凝結(jié)對壓力振蕩管內(nèi)流動的影響54-61
• 4.2.1 壓力振蕩管最優(yōu)偏角的確定54-58
• 4.2.2 凝結(jié)流動對最優(yōu)偏角的影響58-60
• 4.2.3 非平衡凝結(jié)對壓力振蕩管制冷性能的影響60-61
• 4.3 非平衡凝結(jié)液滴在壓力振蕩管內(nèi)的運動分析61-62
• 4.3.1 壓力振蕩管內(nèi)顆粒運動61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 5 壓力振蕩管內(nèi)非平衡凝結(jié)實驗研究64-71
• 5.1 壓力振蕩管中凝結(jié)顆粒的形成64-67
• 5.1.1 實驗裝置的設(shè)計64-65
• 5.1.2 非平衡凝結(jié)現(xiàn)象65-67
• 5.2 非平衡凝結(jié)引起制冷性能變化的研究67-70
• 5.2.1 實驗裝置介紹67
• 5.2.2 相對濕度對制冷效率的影響67-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 附錄A 主要符號說明77-79
• 附錄B 凝結(jié)物性計算79-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況81-82
• 致謝82-83

【參考文獻(xiàn)】

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1 黃志達(dá),黃鍾岳,方曜奇,楊大軍,劉洪奎,郭俊昌,孫 遜,張潤和;新型節(jié)能裝置──透平式熱分離機(jī)的研究[J];大連工學(xué)院學(xué)報;1983年03期

  本文關(guān)鍵詞：壓力振蕩管內(nèi)非平衡凝結(jié)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：416549