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

【摘要】：氣波制冷技術是利用壓力振蕩管內非定常流體的能量傳遞和熱效應現(xiàn)象來實現(xiàn)氣體膨脹波制冷的一種制冷技術,該技術具有運轉速度低、制冷效率高等優(yōu)點。但以往氣波制冷技術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行天然氣輕烴回收時,存在相變過程。管內氣體在降溫制冷發(fā)生相變時,會釋放凝結潛熱,改變壓力振蕩管內的波系,進而影響制冷性能。本文利用數(shù)值模擬和實驗方法,對壓力振蕩管進行制冷時發(fā)生非平衡凝結的機理進行了探索,對非平衡凝結對壓力振蕩管內流場和制冷性能的影響進行了分析,搭建了透明可視壓力振蕩管平臺和制冷平臺。主要工作和相關結論如下：(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凝結參數(shù)的分布規(guī)律進行研究,并對計算結果進行對比,推薦一種適合壓力振蕩管內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凝結參數(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,結果呈線性分布,線性擬合曲線表達式為y=1.40x+1.21,相關系數(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的成核模型。(2)通過對非平衡凝結對壓力振蕩管內波動和制冷性能的影響進行研究,確定了壓力振蕩管內發(fā)生非平衡凝結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,分析了管內凝結顆粒的運行軌跡,為相態(tài)分離提供依據(jù)。研究表明,非平衡凝結將釋放凝結潛熱,產生凝結激波,從而改變了壓力振蕩管的波系匹配關系,當相對濕度為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,當相對濕度達到0.8時,制冷效率已經下降了5%左右。大部分凝結顆粒集中在低溫出口,但殘留在管內的凝結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,對內部顆粒形成和運動行為進行測試,初步獲得了壓力振蕩管內非平衡凝結的影像資料。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,但冷卻水換熱對應的極值射流頻率點前移。
【關鍵詞】：振蕩管 制冷 凝結 非定常流動 相變
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB61
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文獻綜述11-28
• 1.1 制冷技術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 氣波制冷機的原理與發(fā)展15-20
• 1.2.1 氣波制冷機工作原理15-17
• 1.2.2 壓力振蕩管結構形式的研究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 研究內容27-28
• 2 壓力振蕩管內流動分析與實驗平臺搭建28-38
• 2.1 制冷機理分析28-31
• 2.1.1 壓力振蕩管內理想波圖的繪制28-29
• 2.1.2 端口匹配理論計算29-31
• 2.2 非平衡凝結流動分析31-35
• 2.2.1 含非平衡凝結的制冷效率公式修正31-32
• 2.2.2 非平衡凝結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37-38
• 3 壓力振蕩管內非平衡凝結流動數(shù)值分析38-50
• 3.1 壓力振蕩管凝結流動數(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)值計算結果分析44-49
• 3.3.1 兩種成核模型下凝結參數(shù)的分布44-46
• 3.3.2 壓力振蕩管接通狀態(tài)對凝結參數(shù)的影響46
• 3.3.3 轉速對凝結參數(shù)的影響46-47
• 3.3.4 非平衡凝結引起的振蕩現(xiàn)象47-49
• 3.4 本章小結49-50
• 4 壓力振蕩管內非平衡凝結對性能的影響50-64
• 4.1 壓力振蕩管整機數(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 非平衡凝結對壓力振蕩管內流動的影響54-61
• 4.2.1 壓力振蕩管最優(yōu)偏角的確定54-58
• 4.2.2 凝結流動對最優(yōu)偏角的影響58-60
• 4.2.3 非平衡凝結對壓力振蕩管制冷性能的影響60-61
• 4.3 非平衡凝結液滴在壓力振蕩管內的運動分析61-62
• 4.3.1 壓力振蕩管內顆粒運動61-62
• 4.4 本章小結62-64
• 5 壓力振蕩管內非平衡凝結實驗研究64-71
• 5.1 壓力振蕩管中凝結顆粒的形成64-67
• 5.1.1 實驗裝置的設計64-65
• 5.1.2 非平衡凝結現(xiàn)象65-67
• 5.2 非平衡凝結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70-71
• 結論71-73
• 參考文獻73-77
• 附錄A 主要符號說明77-79
• 附錄B 凝結物性計算79-81
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況81-82
• 致謝82-83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃志達,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──透平式熱分離機的研究[J];大連工學院學報;1983年03期

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

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本文編號：416549