试验研究

  • 大型绕管式换热器气液均布器流体分配特性试验研究

    张晓慧;花亦怀;苏清博;姜益强;

    针对LNG/FLNG大型绕管式换热器壳侧空间气液两相流体不均匀性造成的换热性能衰减问题,提出了一种适用于大型绕管式换热器的环管式均布器,并设计搭建了均布特性研究试验平台,研究不同流动条件下,沿径向、周向每个通道流量的比例系数和离散系数,并对有无均布器条件下的流体分配情况进行了对比。结果表明,流体分布随着流量增大而更加均匀,气相分布均匀性优于液相,气液两相周向分布均匀,径向分布由内至外两相质量流量逐渐减少,最内圈流量约为外圈流量的1.2倍,两相体积流量由内至外有所增大,最外圈流量约为内圈流量的1.5倍;放置均布器后,两相体积流量离散系数最大可以减小64%,两相质量流量离散系数最大可以减小57%。研究成果可为LNG/FLNG大型绕管式换热器均布器结构设计提供参考,有利于进一步提高均布效果。

    2023年08期 v.51;No.614 1-6+48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K]
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  • 混流泵水力模型空化诱导振动与噪声特性试验研究

    刘腾岩;冯超;杨孟子;陶金;朱华伦;

    针对混流泵水力模型空化诱导过程中产生的振动与噪声问题,在大型泵综合性能试验台,采用物理试验方法,通过混流泵水力模型进出口、静动间等位置的振动测试,以及进出口4倍管径处的噪声测试,获取混流泵水力模型空化诱导过程的振动与噪声信号,并开展频谱分析及特征对比。结果表明:混流泵水力模型空化诱导过程出口处噪声明显高于进口处,进口处的辐射噪声先逐渐增大,在扬程下降约1%处达到极值后呈现减小趋势;出口处的辐射噪声先逐渐增大,达到极值后呈减小趋势,后又逐渐增大;进口处振动与噪声变化规律一致,在汽蚀余量比常压时下降20%~25%处出现极大值,可以通过振动来反映噪声的变化趋势;出口处振动噪声变化规律存在一定差异,振动强度峰值出现时汽蚀余量要小于出口处噪声声压级强度出现峰值时的汽蚀余量。所得结论可为混流泵减振降噪设计提供参考,对喷水推进泵空化状态的实时动态监测具有实际工程应用意义。

    2023年08期 v.51;No.614 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 999K]
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  • 微通道蒸发器高风速湿工况性能试验研究

    魏文建;王炎峰;

    为了研究微通道蒸发器在高风速湿工况下的热力性能和漂水特性,对不同翅片间距和表面特性的微通道换热器进行了试验研究。结果表明,亲水表面处理的微通道蒸发器不能改善湿工况热力性能和凝水排除效果,相反会恶化。亲水表面处理对换热因子j影响不显著,但使风侧阻力系数f增加。在测试工况条件下,亲水表面处理对换热因子j的影响小于1%,风阻系数增大4%~9%。j和f对翅片密度、空气湿度和风速的变化不敏感。亲水表面微通道换热器增大连续性水桥形成机会,增大漂水风险。常规工况下光箔和亲水箔均未发现漂水现象;高湿工况下光箔未发现漂水,亲水箔在风速4.5 m/s和较小翅片间距1.7 mm时,出现轻微漂水。

    2023年08期 v.51;No.614 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1228K]
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设计计算

  • 商超两级节流跨临界CO_2制冷系统性能分析

    刘圣春;李佳钰;代宝民;王嘉豪;

    针对跨临界CO_2制冷系统在炎热地区性能不佳的问题,构建了带有内部热交换器、使用并行压缩和机械过冷的3种改进的CO_2制冷系统热力学模型,对包括基本两级节流CO_2制冷系统在内的4种系统构型的运行特性进行了优化和分析,并基于中国典型城市气象参数,对系统的季节和全年性能进行评估,并进行碳排放相关计算。结果表明,带有内部热交换器的系统在环境温度为7.0~14.0℃时性能提升最显著;当环境温度大于14.0℃时,机械过冷系统的性能提升效果最明显。在气候炎热地区使用时全年性能系数偏低,采用改进的CO_2制冷系统可显著改善炎热地区使用时的系统性能,其中机械过冷系统的改善效果最明显,全年性能系数最高提升18.7%,全年能耗降低19.3%,在厦门地区使用机械过冷系统可减少碳排放19.3%。

    2023年08期 v.51;No.614 20-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1270K]
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  • 离心泵偏工况下流动结构分布及演化特性研究

    张宁;郑凡坤;刘晓凯;蒋俊贤;

    为了研究离心泵不同工况下的流动分离现象,本文以低比转速离心泵为研究对象,基于LES数值计算探索了泵内不同工况下的流动结构,利用在闭式试验台的性能试验来验证数值计算的准确性,发现泵最高效率点在1.1Qd左右,在设计流量下,LES计算误差小于1.5%。通过叶轮出口流场结构分布特点,对不同工况下的流动分离现象进行对比分析,获得叶轮扫掠隔舌过程中出口流动分离现象的变化特性,及其对叶轮内流场结构的影响。结果表明:流动分离现象表现为分离泡会在叶片表面形成回流,使叶轮出口流动呈现不均匀分布特性,加强射流-尾迹结构。特别在小流量工况下,流动分离为出口旋涡的旋转提供能量,造成出口流道大面积堵塞,堵塞面积可达55%左右,诱发小流量的驼峰现象。

    2023年08期 v.51;No.614 27-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1589K]
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  • 基于工业物联网无线控制阀门电动驱动装置研究

    雷艳;黄健;范宜霖;王剑;彭林;

    针对传统阀门电动驱动装置控制架构臃肿、安装现场耗时、紊乱、造价高昂等问题,提出一种基于工业物联网的无线控制阀门电动驱动装置,通过设计无线天线引入装置结构和开发控制系统软硬件完成阀门控制信号的传输,实现阀门电动驱动装置结构一体化和远程无线控制。研究发现:基于传播频段为470 MHz的Lo Ra无线控制网关及特定测试环境下,无线控制阀门电动驱动装置在一定距离内信号稳定,最远测试距离可达1.2 km;应用于阀门流量流阻测试系统的无线控制方法可有效地解决敷设线缆、架设电缆桥架、接线查线、项目周期长、成本偏高等实际工程量大的问题,同时通过精准掌握阀门和管路系统的实时运行情况,实现阀门流量特性试验、阀门全生命周期监测和物联网的全面结合,为工业阀门物联网技术的应用提供了重要依据。

    2023年08期 v.51;No.614 33-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1233K]
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  • 防冲刷V型球阀设计仿真与试验研究

    余瑞明;刘翔宇;张玉金;吴兵;

    针对V型球阀因单点冲刷导致阀体内腔和阀座磨损等问题,研究设计了防冲刷V型球阀,设置具有挡流功能的挡流板阀座。在小开度下对挡流板的防颗粒、改变流向和减小涡流作用进行了分析,并进行了阀体耐压试验、阀座密封试验和小开度涡流试验。结果表明,阀体无可见变形和渗漏,内侧泄漏量为12.5 mL/min,小于国家标准15 mL/min泄漏量,当相对开度为40%,30%和20%时,入口和出口质量流量分别为0.32,0.24,0.19 kg/s和0.05,0.03,0.016 kg/s,挡流板对砂粒等颗粒物质起到了阻挡过滤作用,改变了液流方向,减少了涡流,降低了颗粒物质对内腔的磨损。研究结果对于V型球阀在小开度工作,阻挡颗粒介质的冲刷,提高使用寿命具有重要意义。

    2023年08期 v.51;No.614 41-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1267K]
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  • 带加强盘的交错叶片型风机结构及流动特性

    侯佳鑫;王艺;刘文钢;谢军龙;曾旺;

    为提高大流量离心风机的气动性能,运用计算流体动力学研究了加强盘位置及叶轮型式对叶轮结构强度、风机性能及压力脉动的影响。结果表明:加强盘居中时风机设计点效率与原型机相比提升3.9%,叶轮最大总变形量减小56.5%,蜗壳流域压力脉动降低5.4%;表面加强盘居中有利于增强叶轮结构强度,提升风机气动性能并降低蜗壳流域压力脉动;采用交错叶片能降低70%以上蜗壳流域压力脉动,有利于风机离散噪声控制;受高低能流体掺混产生的湍动能耗散影响,交错叶片型风机气动损失增加,且叶道内压力脉动幅值增大。加强盘居中和采用交错叶片是提高大流量离心风机气动性能和降低离散噪声的有效方法,但需注意其对气动损失的影响。研究结果可为大流量风机加强盘设计提供理论依据。

    2023年08期 v.51;No.614 49-55+86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1536K]
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  • 超临界CO_2气冷器内火积耗散分析

    崔海亭;黄夏洁;张欣悦;张良锐;

    为了分析火积耗散在气冷器内分布情况及影响,利用CFD数值模拟技术建立直管套管式气冷器模型,对超临界CO_2套管式气冷器内CO_2与冷却水之间的热量传递过程进行数值模拟研究。通过改变操作压力、温度、质量流量等参数进行计算,分析火积耗散沿管长分布情况,研究温度、质量流量、压力的变化对套管式气冷器火积耗散的影响。结果表明:随着CO_2进口温度升高,火积耗散增大,但冷却水温度的改变对火积耗散影响小,可忽略不计;随着冷却水质量流量的增大,火积耗散减小,火积耗散在CO_2入口相对于在套管气冷器其他位置处,数值最大。相较于冷却水质量流量0.03 kg/s,冷却水质量流量为0.04 kg/s时,火积耗散减小了2.6%,冷却水质量流量为0.05 kg/s时,火积耗散减小了3.2%;随着CO_2质量流量增大,火积耗散增大;且随着压力的增大,火积耗散减小。研究结果可以为改进CO_2气冷器的结构和提高换热性能提供新的思路和参考依据。

    2023年08期 v.51;No.614 56-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1253K]
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  • 锥形溢流管开缝水力旋流器流场特性与分离性能研究

    张文华;李东来;徐京明;郭建华;刘秀林;

    为降低旋流分离器压降,达到节能减排的目的,设计溢流管底部开缝结构的旋流器。通过固液分离试验与数值模拟相结合,对常规溢流管(型号Ⅰ)、溢流管双切开缝(型号Ⅱ)、溢流管单切开缝(型号Ⅲ)的旋流器入口流量由780 m L/s逐渐增至1 000 mL/s时的分离性能进行分析研究。研究结果表明:随入口流量的增加,锥型溢流管开缝对旋流器分离效率的影响逐渐减小,压降降幅逐渐增大,入口流量为980 mL/s时,两种改进后旋流器分离效率达到最高值,相较于型号Ⅰ旋流器,型号Ⅱ和型号Ⅲ旋流器的分离效率均基本保持不变,而压降分别降低高达到22.85%,27.46%,节能效果显著。模拟结果显示改进后旋流器的轴向速度、切向速度、压强均有所下降,溢流管开缝对轴向速度影响较大,中心处轴向速度降低明显,对切向速度影响较小。为深入探究旋流器内部流场的规律和旋流器结构改进提供了依据。

    2023年08期 v.51;No.614 64-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1628K]
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  • 肋片布置对相变蓄冷用冷藏车蓄冷板充冷过程的影响

    邓靜;陈永东;王严冬;刘孝根;王林;程沛;

    为量化充冷管道外添加肋片对采用相变蓄冷技术的城市冷链配送小型冷藏车用蓄冷板充/补冷过程的影响,以相变材料(PCM)RT5 HC作为蓄冷介质,对PCM凝固过程进行计算,分析充冷管道上肋片数量、肋片形状、肋片厚度及相邻管道上肋片布置方式对充冷时间及蓄冷效率的影响。结果表明,充冷管道上设置肋片,蓄冷板充冷过程中液态和部分凝固的PCM被分隔为多个小区域,小区域内自然对流得到强化,同时相界面延长,传热面增大,冷量传递加快;与充冷管道上无肋片的蓄冷板相比,设置肋片使充冷时间大大降低,蓄冷效率ε得到极大的提升,而蓄冷量略有降低;当肋片数量由4条依次增加至6,8条时,对应的ε及肋片效率εf增长速率升高,而由8条增加至10条时,ε及εf增长速率下降;对比肋片截面形状,矩形肋片效率最高,为3.19;肋片厚度t增大对蓄冷效率的提升作用较小;相邻充冷管道上不同肋片布置方式对充冷过程影响较小。研究结果为蓄冷板内充冷管道设计提供参考。

    2023年08期 v.51;No.614 73-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
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  • 水力旋流阀内部固液两相流动特性研究

    马光飞;丁鹏;冯新红;方勇;

    为了研究水力旋流阀在城市管道污水流动中的固液两相流动特性,基于瞬态不可压缩流动的N-S方程和重整化群RNG k-ε湍流模型,耦合颗粒轨迹追踪模型,采用MATLAB编程处理初始边界颗粒分布模型,分析了颗粒质量浓度(5%,10%,15%)对水力旋流阀进出口压降、出口质量流量、内部流场颗粒的运动轨迹分布、颗粒的空间位置及液相速度流线分布的影响。结果表明:随着颗粒浓度增加,出口质量流量呈现减小趋势(52.2~53.2 kg/s),进出口压降线性增加,颗粒浓度影响水力旋流阀的截流特性;当颗粒质量浓度在15%以内,颗粒在水力旋流阀流场中具有很好的跟随性;通过试验验证发现,水力旋流阀内部产生了绕某一中心旋转的气带,该旋流气带可以作用到水力旋流阀出口管道内部,起到截流作用;水力旋流阀通过特有的气带特性,有利于污水管道截流控制的技术发展,具有较高的应用价值。

    2023年08期 v.51;No.614 80-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1382K]
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应用技术

  • 不同排气阀片结构型式对冰箱往复式压缩机性能的影响

    黄传顺;朱红伟;

    针对传统冰箱因容积效率下降出现冷量衰减的问题,对往复式压缩机在100 Hz高速运行频率下设计2种不同排气阀片结构模型,分析了不同排气阀片运动特性以及排气阀片对压缩机制冷量和性能的影响。结果表明:排气阀片刚度是影响压缩机高速运行容积效率的重要因素;采用小刚度排气阀片与缓冲片组合方案能够提升压缩机高频冷量和低频性能。以排量为11 cm3的压缩机为例,增加缓冲片后排气阀片组合刚度增加252.4%,压缩机在100 Hz运行时容积效率比原方案提升3.9%,33 Hz运行时性能(COP)比原方案提升0.04。

    2023年08期 v.51;No.614 87-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 961K]
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  • 计及气体力的新能源涡旋压缩机型线齿头修正优化

    冉志祥;何泽银;向银;胡欣;陶平安;胡立志;

    针对涡旋型线齿头修正最优参数难以确定的问题,综合考虑齿头修正对基元腔气体力与齿头强度的影响,推导双圆弧加直线修正方法几何模型,建立双圆弧加直线修正方法参数化模型,解析涡旋齿头修正后压缩机气体力、齿头修正面积计算公式,研究了各修正参数对气体力与涡旋齿头修正面积的影响规律。以气体力峰峰值、涡旋齿修正面积为优化目标,齿头修正参数为设计变量,基于多目标遗传优化算法对修正参数进行优化设计。涡旋齿头面积基本不变的情况下,径向、切向气体力峰峰值下降最大达到22.61%,研究结果可为修正涡旋齿气体力解析计算、齿头修正最优参数选取提供理论依据。

    2023年08期 v.51;No.614 93-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1592K]
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  • 催化加氢装置沸腾泵的应用及国产化

    黄绍硕;

    针对沸腾泵选型困难的问题,比较了标准的机械密封离心泵、湿定子电机驱动的离心泵和屏蔽电机驱动的离心泵用作沸腾泵的优缺点,推荐优先选用湿定子电机驱动的离心泵或者屏蔽电机驱动的离心泵。为解决沸腾泵供货“卡脖子”问题,进行了国产湿定子电机驱动离心泵用作沸腾泵的尝试。样机在200万吨液相柴油加氢装置中进行工业运行考核,取得了阶段性成功。针对运行考核中出现的性能不足、电流过大的问题,分析了原因并予以改进。改进后的泵再次进行考核,无故障连续平稳运行5 040 h,基本能满足装置运行需求。

    2023年08期 v.51;No.614 100-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 902K]
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