【摘要】：基于熱流逸效應的努森泵具有使用環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、無運動部件、無需潤滑以及可以利用低品位能源等眾多優(yōu)點,受到廣泛關注。努森泵由冷腔、熱腔以及微通道等組成,當微通道中存在熱流逸效應時,氣體會從冷腔流向熱腔,因此努森泵具有升壓效應。渦流管擁有冷量可調(diào)、構(gòu)造簡單以及無可動部件等特點,也被廣泛關注�；跍u流管內(nèi)的渦旋效應,流體會分成冷、熱兩股流體,因此其具有制冷以及制熱效應。結(jié)合兩者優(yōu)點,開發(fā)一種新型制冷系統(tǒng)。這種新型制冷系統(tǒng)無運動部件、結(jié)構(gòu)簡單、能利用低品位能量,且可根據(jù)環(huán)境冷量需求進行串并聯(lián)組合。這為節(jié)能減排,建設環(huán)境友好型社會提供了一種新思路。本文首先建立了努森泵與渦流管復合的新型制冷系統(tǒng),其由兩個子系統(tǒng)組成,分別是努森泵子系統(tǒng)、渦流管子系統(tǒng)。其次,分別對新型制冷系統(tǒng)的重要部件努森泵以及渦流管進行了性能分析并對系統(tǒng)進行了實驗設計。針對努森泵,研究了微通道結(jié)構(gòu)以及氣體性質(zhì)對氣體的凈質(zhì)量流量以及壓力性能的影響,且運用了一種多物理場耦合(COMSOL Multiphysics)軟件對努森泵內(nèi)He的流動進行了模擬研究。結(jié)果表明:微通道結(jié)構(gòu)對氣體凈質(zhì)量流量以及壓力影響較大,氣體性質(zhì)對氣體凈質(zhì)量流量、壓力影響相對較小。氣體在不同形狀微通道中流動應注意其凈質(zhì)量流量以及壓力隨微通道長度變化情況。根據(jù)仿真結(jié)果,我們對努森泵內(nèi)壓力分布、溫度分布以及速度分布圖有了更清晰的了解,對微通道內(nèi)處于過渡流狀態(tài)的He流動有了一個直觀的認識針對渦流管,分析了 He入口參數(shù)(壓力、溫度)對渦流管性能(制冷效應、制熱效應、制冷效率、制熱效率)的影響。結(jié)論表明:當渦流管He進口壓力增大時,其制冷效應增大,同時制熱效應也增大。當He入口壓力在0.7～3MPa范圍內(nèi),增加進口溫度對制冷、制熱效應效果更為明顯。隨著渦流管中He冷流率的增加,其制冷效應是先增大而后減小,制熱效應也有同樣的變化規(guī)律。當He冷流率為0.3時,渦流管制冷效應取得最大值;當He冷流率為0.6時,渦流管制熱效應取得最大值。當渦流管中He冷流率增加時,其制冷效率、制熱效率的變化與制冷效應、制熱效應的變化規(guī)律一致。當He冷流率為0.5,此時渦流管的制熱效率取得最大值,制冷效率也取得最大值。當渦流管內(nèi)流動介質(zhì)為氣體介質(zhì)時,擁有較大絕熱指數(shù)以及定壓比熱容的氣體對制冷效應以及制冷效率較為有益。最后基于整個系統(tǒng),研究了多種因素對新型制冷系統(tǒng)效率以及能耗的影響。由結(jié)果可得:當氣體壓力比增大時,處于過渡流狀態(tài)時最大系統(tǒng)效率均大于氣體處于自由分子流狀態(tài)時最大系統(tǒng)效率。隨著系統(tǒng)出口溫度的增加,不論氣體處于哪種狀態(tài)(過渡流狀態(tài)、自由分子流狀態(tài)),系統(tǒng)效率均是減小的。隨著系統(tǒng)冷流率的增加,不管氣體處于什么狀態(tài)(過渡流狀態(tài)、自由分子流狀態(tài)),系統(tǒng)效率均是增大的。經(jīng)過計算,一個50m2的中控室,一年需要冷量19194kW,通過使用新型的制冷系統(tǒng),一年就可節(jié)約人民幣11132.52元(換算成用電量)。
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH38
【圖文】：

制冷效果、結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能、經(jīng)濟可靠等優(yōu)點是非常有可能的。逡逑１．２傳統(tǒng)的制冷技術逡逑傳統(tǒng)的制冷有四種（液體汽化、氣體膨脹、渦流管、熱電）制冷方式，如圖１－２所逡逑示，其中較為常見、使用最多的重要制冷方式為液體汽化制冷。逡逑？？？？？？？？？？逡逑蒸發(fā)器逡逑ｍｍｍ邋］［邐低壓逡逑ＩＩ邋ｍｉ邋ｍｉ邋ＩＩ邐￣Ｔ１邋￣｜邋ｎ逡逑ｍ邋Ｉ邋ｍｌ逡逑ｕｕｕｕｕｕ邋蒸氣逡逑冷凝器逡逑（ａ）熱電制冷冷逡逑（0）液體汽化制冷逡逑圖１－２傳統(tǒng)制冷方式逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ邋ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ逡逑液體汽化制冷方式又可以分為四種（蒸汽吸附、蒸汽噴射、蒸汽壓縮、蒸汽吸收）逡逑制冷，由于工作原理有所差別，其制冷方式以及制冷效果均有所不同。逡逑３逡逑

ＫｎｕｄＳｅｎ［１３］最早提出多級努森泵串聯(lián)升壓的概念，多級串聯(lián)的努森泵其壓力比可達１０左逡逑右。接著Ｇｕｐｔａ等Ｍ和Ａｎ等為了獲得較高的壓縮比，制造出４８級和１６２級串聯(lián)的微逡逑型努森泵（如圖１－３所示），最高壓縮比達到１０９左右。此外，８0以等［１６】從一個新的逡逑角度出發(fā)，他不僅將努森泵進行串聯(lián)，而且也將努森泵進行并聯(lián)，最終形成一個矩陣式逡逑努森泵組，研究結(jié)果顯示，這種矩陣式努森泵比之前的努森泵升壓能力更強。逡逑ＫＨＰｊ＾邋ＯＵＴ邋ｐｏｒｔ逡逑a潁摺鰣義息儒危ǎ猓╁義賢跡保沖澹保叮布洞吶檬滴锿跡ǎ幔╁澹郟保眩菁氨趁嬙跡ǎ叮╁澹灣義希疲椋紓澹保沖澹校瑁螅椋悖幔戾澹洌潁幔鰨椋睿玨澹錚駑澹耄睿酰洌螅澹鑠澹穡酰恚皰澹椋鑠澹螅澹潁椋澹簀澹幔翦澹保叮插澹螅簦幔紓澹簀義仙剮閱蓯橋玫囊桓鮒匾閱芴逑鄭髁懇彩嗆飭顆玫鬧匾問�。因为辶x嚇貌喚齠云褰猩�，也对气体进行蕼O汀：飭顆玫牧髁啃閱芤話悴捎彌柿垮義狹髁坎問�。而紦溟樖量流量，以掗`遣捎玫氖牽櫻瑁幔睿穡錚觶歟保貳磕Ｐ�。基釉熕模型，ＭｃＮａｍａ}徨義系齲慷耘玫牧髁拷辛搜芯�，茰Z玫降吶彌柿苛髁課常歟ǎ蓿茫茫擼欏５塹ゼ跺義嚇糜捎諂涑嘰縲。柿苛髁拷閑�，因凑b瓚耘媒脅⒘僮鰲＃牽酰穡簦岬齲筒捎緬義暇哂幸歡ㄎ⒖茁屎涂拙督閑〉牡姆惺創(chuàng)媾玫奈⑼ǖ

本文編號：2793376