發(fā)布時間：2020-04-02 01:15

【摘要】：渦流管是一個簡單的熱力裝置,它能夠把壓縮氣體分離成冷熱兩股氣流。由于它內(nèi)部沒有任何運動部件,不需要任何維修費用,體積小重量輕等優(yōu)點,被廣泛應用于制冷、制熱、氣體分離、空氣除濕、天然氣液化等領(lǐng)域。由于渦流管內(nèi)流動結(jié)構(gòu)復雜,關(guān)于它產(chǎn)生能量分離的原因至今沒有得到一致的結(jié)論。渦流管內(nèi)清晰的速度分布以及流動結(jié)構(gòu)對于解釋這一現(xiàn)象是必不可少的。許多研究者進行了可視化實驗,在早期的研究中,他們通過往渦流管內(nèi)注入染料,碳粉等方法來觀察渦流管內(nèi)的流動情況,但結(jié)果并不理想;有的采用可旋轉(zhuǎn)的畢托管伸入渦流管內(nèi)進行速度的測量,但是這種侵入式的測量會對渦流管的流場造成干擾,而且工況比較單一。對比上述渦流管的可視化研究,二維激光多普勒測速技術(shù)(LDV)有著較高的測量精度,并且這種激光非侵入式測量能夠避免對流場的干擾。因此本文采用LDV測速系統(tǒng)對渦流管的速度場進行實驗。首先選用透明的直徑為30mm的渦流管搭建了可視化實驗臺,設置了LDV的測量參數(shù)以及計算了實驗誤差。固定入口壓力為0.1bar,得到了長度分別為為360mm,600mm,900mm和1200mm的渦流管在4個不同冷流比(0.2,0.4,0.6,0.8)下的切向速度、軸向速度以及徑向速度分布。實驗研究表明:渦流管內(nèi)的切向速度呈現(xiàn)Rankine渦的分布,軸向速度分布具有對稱性;徑向速度值接近于零,整體分布沒有規(guī)律。并根據(jù)軸向速度分布繪制出了渦流管內(nèi)的折返流面以及滯止點。隨著冷流比的增大,折返流面變寬。進一步通過實驗得到了4根不同長度渦流管的能量分離性能曲線,過長或者過短的管子會惡化能量分離性能。滯止點的出現(xiàn)使渦流管的能量分離性能下降。因此滯止點并不是渦流管基本流動結(jié)構(gòu)必須具有的特征。最后在對渦流管速度分布研究的基礎上,根據(jù)渦流管的能量分離性能,提出了兩個應用于LNG汽化站的新型加熱系統(tǒng),分析計算得到這兩個系統(tǒng)的節(jié)能比能達到59.47%和90%以上,與傳統(tǒng)的LNG汽化加熱系統(tǒng)相比具有很好的節(jié)能性和環(huán)保性。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK172

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本文編號：2611232