试验研究

• 反渗透隔膜增压泵声振特性试验研究

  宋艺伟;李跃;李强;胡友志;熊延松;黄克传;

  针对反渗透隔膜增压泵的振动噪声问题，应用消声室、振动测试平台，以400G大通量四腔室反渗透隔膜增压泵为研究对象，通过额定工况下的噪声测试、变转速激励振动测试以及2.5°，2.8°，3.0°三种不同偏心轮角度下的振动测试，获取反渗透隔膜增压泵振动噪声信息，并开展频谱分析、特征比对，结果表明：设备噪声声压级最大位置位于出口端，为45 dB；反渗透隔膜增压泵运行状态下振动及噪声优势频率的中心频率在4倍轴频80 Hz；泵主振动、噪声诱发因素为腔室内液体压力冲击壳体、管线及凸轮支架的惯性冲击。所得结论可为反渗透隔膜增压泵的低噪设计提供理论技术支持。

  2022年10期 v.50;No.604 1-7+37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1514K]
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• 风冷蒸发复合型横流闭式冷却塔冷却性能的试验研究

  杨卫波;张钰;孙念心;崔敏;

  为了探索运行参数与塔型结构对风冷蒸发复合型横流闭式冷却塔冷却性能的影响，搭建了其模型实验平台，开展了空气流量、冷却水流量、喷淋水流量和气水比对2种塔型传热传质特性的试验研究。结果表明，冷却水流量和喷淋水流量的增大使得冷却塔的总换热量、翅片管和光管的换热量均增大，且冷却水流量变化对塔型2的影响更大，而喷淋水流量的变化对光管区的换热量影响较大。如冷却水流量从0.083 kg/s增加至0.167 kg/s时，塔型1与塔型2的总换热量分别增加了818,1 108 W，而当喷淋水流量从0.167 kg/s增加到0.250 kg/s时，塔型1与塔型2的翅片管区与光管区换热量分别增加了295,458 W和144,764 W。与此同时，空气流量和气水比的增大使得冷却塔总换热量和翅片管换热量增大，而光管换热量减小，且空气流量变化对塔型1的负荷比影响更大，其翅片管区及光管区负荷比变化更大；气水比对塔型2的影响要大于塔型1；相同条件下，塔型2的冷却性能要优于塔型1。

  2022年10期 v.50;No.604 8-15+69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1456K]
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• 螺旋进气增强气力清淤性能试验研究

  胡东;林安源;王霞光;何丽晏;庹磊;

  为了提高气力清淤浓度和效率，引入轴向螺旋式进气，采用普通河砂模拟淤积层，以池底供砂方式进行试验，以进气螺旋角为变量，研究螺旋气力清淤性能特性。结果显示：引入轴向螺旋式进气，气力清淤性能随之提高，性能曲线呈驼峰式发展；进气螺旋角θ为10°时气力清淤性能最佳，其排固量和提升效率性能峰值比传统气力清淤分别提高28%和14%。此外，气力泵吸口高度（即气力泵吸口至砂层距离）H <0时，系统排固量和排固浓度进一步提高，淤积砂层出现坍塌和流动，形成以气力泵为中心的倒圆锥形砂坑，砂坑体积随气力泵埋入深度的增加而增加。临界试验表明，螺旋气力清淤的液-固起动所需气量值明显小于传统气力清淤，具有高效率、低能耗等明显优势。试验契合工程实际，对清淤工程应用具有一定指导意义。

  2022年10期 v.50;No.604 16-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1315K]
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设计计算

• 弹簧刚度对往复泵排液阀阀芯运动特性的影响

  张扬恒;邢改兰;沈叶辉;陈德泉;周邵萍;

  为研究弹簧刚度对往复泵排液阀阀芯运动特性的影响，采用FLUENT软件对往复泵排液过程中柱塞的运动与阀芯启闭动作进行动态耦合数值求解，得到了阀芯运动规律及各时刻流场分布，在模型验证的基础上，分析了定刚度弹簧及变刚度弹簧对阀芯运动特性的影响。结果表明：使用定刚度弹簧时，随着刚度系数增大，阀芯的关闭滞后高度减小，有利于提高往复泵的容积效率。但是刚度系数增大会导致阀芯的升程减小，排液性能降低；减函数形式的两组变刚度弹簧使阀芯的升程分别提高26.1%和11.4%，滞后高度分别降低25.9%和11.1%。增函数形式的两组变刚度弹簧对阀芯升程分别降低2.4%和提高0.1%，滞后高度分别升高63%和20.4%；减函数形式的变刚度弹簧随刚度系数变化范围增大，往复泵泵阀的运动性能提升越显著。

  2022年10期 v.50;No.604 23-29+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1432K]
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• S型射流缝对静子叶栅流场结构的影响

  刘鹏程;张国臣;徐志晖;孙丹;张成烽;曹志远;

  为了改善静子叶栅流场性能，设计了一种S型射流缝叶栅。通过对其不同进气攻角、来流马赫数下的流场进行数值模拟，并将其与带有直线型射流缝的叶栅和原型叶栅进行对比，结果表明：0°和-5°攻角时，叶栅开缝总压损失略微增大，但S型射流缝叶栅增大的损失较小，优于直线型射流缝叶栅；在15°攻角时，叶栅开缝射流能较大幅度减小总压损失，降低吸力面附面层厚度，抑制附面层分离，增加叶栅气流流通能力，改善流场结构，在射流缝入口马赫数相同时，S型射流缝出口气流马赫数相较直线型射流缝出口提高了45%，对角区分离改善情况更好，S型射流缝叶栅对流动情况的改善程度依然优于直线型射流缝叶栅。S型射流缝叶栅是一种优于直线型射流缝叶栅的射流缝结构。

  2022年10期 v.50;No.604 30-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1394K]
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• 侧风对喷淋蒸发预冷进风冷却塔换热性能的影响

  韩强;冯雷;刘严雪;毋飞翔;李鹏;何锁盈;高明;

  为了探明环境侧风对喷淋蒸发预冷进风空冷塔换热性能的影响规律，利用FLUENT 16.2软件建立了侧风下自然通风空冷塔的三维数值计算模型，采用数值模拟的方法，对比研究了有无侧风工况下空冷塔换热性能、预喷淋系统特性的变化规律。研究表明：侧风的存在使得空冷塔内均匀的空气动力场和温度场发生变化，主要表现为空冷塔迎风侧出现低速漩涡区，而背风侧通风效果较优，空气的流动影响塔内换热，导致迎风侧出现局部高温；加装喷淋蒸发预冷系统时，侧风使液滴掉落地面和流向散热器的趋势均有所减弱；针对半塔模型中仅引入3个喷嘴喷淋的情况，无风和侧风工况下液滴有效蒸发量分别是0.40,0.07 kg/s，对应的有效蒸发比分别为100%,17.5%，即无风工况下所有喷淋蒸发量均参与换热，而侧风工况下参与换热的喷淋蒸发量十分有限。因此，进行空冷塔喷淋预冷设计时，需考虑侧风影响，以利用少量水实现高温时段空冷塔换热性能提升的最大化。

  2022年10期 v.50;No.604 38-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1655K]
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• 旋流反应器流动与压降对诱导结构面积的响应特性

  李萱;赵兵涛;刘谦;李会梅;

  为探究定操作流量下诱导结构设计对旋流反应器气相流场与压降的影响，设计了基于定高宽比原则的不同旋流诱导进口面积（无因次面积分别为0.056,0.098,0.156和0.224），采用雷诺应力湍流模型数值模拟及实验研究的方法分析其内部三维流动的空间分布和压降特性。结果表明，诱导结构面积的变化影响流场对称性和截面速度分布。较小的面积由于具有较大的入射速度，使得流场内各截面上切向速度较大有利于增强旋流强度。进一步发展了切向速度的特征参数与诱导面积及轴向高度的半经验关联式。诱导面积的变化对轴向速度的影响不明显。无因次旋流诱导面积在0.056～0.224范围变化时，表征压降的特征欧拉数从381.2减小到89.4。结果可为旋流反应器的优化设计与运行提供参考。

  2022年10期 v.50;No.604 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K]
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• 选择性催化还原系统胶囊式气动尿素泵设计与流量特性分析

  杨凯;廖昱;李莎;张达;林晨;

  针对现有的选择性催化还原系统容积式尿素泵尿素液供给间断对喷嘴喷射特性产生的影响，以及在泵体、喷嘴等部位残留尿素液易导致结晶等问题，设计了一种胶囊式气动尿素泵，并介绍了胶囊泵的结构与工作原理。胶囊泵通过设置泵内腔结构，使其在出液单向阀开启时，胶囊外腔向喷嘴与泵内腔同时供给尿素液；当出液单向阀关闭时，由泵内腔向喷嘴供给尿素液，确保了尿素液周期性连续供给。同时，通过控制电磁阀启闭对胶囊泵气路进行调节，实现了泵体、喷嘴等处残留尿素液回收。对胶囊泵在一个周期内，胶囊外腔排出尿素液总体积V_0、以及喷嘴、泵内腔分别排出尿素液体积V_4,V_5进行了理论计算与分析，并探究了胶囊泵排量特性，分析结果表明胶囊泵的排量V与占空比D成正比，通过设置占空比D即可对其排量V进行线性调节。其次，借助AMESim仿真平台对胶囊泵进行了仿真模拟，深入探究了电磁阀在不同频率f及占空比D时对胶囊泵的响应特性与流量特性的影响。最后，通过试验验证了胶囊泵的流量特性与供给精度，试验结果表明，胶囊泵具有良好的流量调节特性与喷射精度，在占空比10%～80%区间，其供给精度为±5%，质量流量可以在7～56 g/min范围内线性调节，能够满足选择性催化还原系统在不同工况的使用需求。

  2022年10期 v.50;No.604 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1586K]
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技术进展

• 接触式密封结构泄漏模型研究现状及发展

  闫国华;武松;刘勇;刘中华;

  密封结构失效导致的泄漏故障已成为影响产品使用可靠性和安全性的关键因素之一，因此开展密封失效研究已成为当前的热点和难点。针对接触式密封结构泄漏研究所包含的表面接触问题与密封界面渗流问题两部分内容，介绍了Hertz接触模型、统计学接触模型以及分形接触模型，并对3种经典的接触模型的优缺点进行了评述；梳理了基于分形理论、多孔介质理论以及逾渗理论等3种常见的密封泄漏模型的研究现状。总结了基于人工神经网络、数值仿真计算和格子玻尔兹曼等3种未来可能在密封结构泄漏研究领域出现的研究热点方法，为密封连接系统的设计和密封界面的机械加工提供了理论依据和指导。

  2022年10期 v.50;No.604 61-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1397K]
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应用技术

• 空气冷却器与空气加热器性能测试解析

  包继虎;李亚运;付炜;周坤;谢鸿玺;赵宗彬;朱丰雷;

  为正确理解标准条款、准确检测空气冷却器与空气加热器产品的性能提供指导，基于GB/T 14296-2008《空气冷却器与空气加热器》的性能试验要求和JG/T 21-1999《空气冷却器与空气加热器性能试验方法》的性能试验方法，详细解读了空气冷却器与空气加热器的性能测试方法和测试工况，归纳了现行空气冷却器与空气加热器产品标准和性能试验方法标准中存在的问题和不足，并给出了相应的建议，对于这类年代比较久的标准，建议结合社会需求，考虑产品的发展和检验检测技术的进步，及时对相关标准加以制（修）订。

  2022年10期 v.50;No.604 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1235K]
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• 转子式压缩机并联系统管路减振设计及应用

  杨阳;郑宏浩;周伯儒;

  针对转子式压缩机并联系统管路在多运行频率区间内管路振动应力超标严重现象，开展了转子式压缩机并联系统管路振动机理分析。通过并联系统管路振动特性分析，确定双压缩机振动激励源在管路组件中形成的“拍振效应”，是造成管路振动应力超标原因之一；通过动力学分析，基本判断出管路组件振动模态与管路应力超标问题存在较大关联性，在“拍振效应”下的压缩机激励源能量全面激起了管路多阶振动模态，引起管路共振；最终采用降低激励源能量耦合作用与降低管路组件工作变形的方法，通过对并联管路系统减振优化设计实现抑制管路振动响应；空调机组经CAE仿真工具验证，振动应力改善74%；空调机组经管路振动应力试验验证，管路振动应力平均降幅43%，验证了管路减振设计方法的有效性及实用性，形成了一套解决转子式压缩机并联系统管路振动的通用指导方案。

  2022年10期 v.50;No.604 76-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1343K]
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• 润滑油对涡旋鼓风机平衡铁动力学特性的影响及其优化

  刘兴旺;韩向阳;刘晓明;杨欢;刘世成;

  针对扇形端面直角结构平衡铁会受到较大阻力矩的问题，提出了机翼型平衡铁优化模型。通过FLUENT软件建立了平衡铁在背压腔内运动的滑移网格模型，模拟了两种平衡铁在背压腔中的非稳态转动过程，得到了平衡铁压力场，周围速度场及边界层分离情况，且计算了其受到的阻力矩。对比分析表明，平衡铁受到的压差阻力矩远远大于摩擦阻力矩，压差阻力矩占总阻力矩的比例可高达83.9%，且在变转速工况下，压差阻力矩随转速增加急剧增加，摩擦阻力矩则缓慢增加；机翼型平衡铁使径向辅助面上的流线轨迹更加均匀有序，边界层分离损失减少，可使其受到的总阻力矩最高降低32.9%，且转速越高，总阻力矩降低越明显。

  2022年10期 v.50;No.604 83-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1512K]
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• 浴室碰撞射流暖风系统与上送上回系统的对比测试

  向梦婷;喻剑;任天钰;杨秀峰;

  针对家庭浴室上送上回式浴室暖风系统存在的室内上热下冷、吹风感等问题，提出了碰撞射流式暖风系统供暖的设想。搭建了浴霸标准试验室，对这两类暖风系统的供暖性能进行了试验测试，对比分析了两类系统对应的室内温度分布和人体热舒适性。实测结果表明：上送上回式浴霸暖风系统运行时室内上部过热、下部偏冷，垂直温度梯度较大，头足温差高达32.4℃，室内舒适区域较小，吹风感明显，热舒适性较差；碰撞射流式浴霸暖风系统对应的室内垂直温度梯度较小，头足温差在6℃左右，室内舒适区域较大，基本无吹风感，供暖性能明显优于上送上回式浴霸暖风系统；碰撞射流式浴霸暖风系统的室内温升时间满足国标要求，且送风口越低，室内温升越快，头足平均温差和Ar数均越大。

  2022年10期 v.50;No.604 91-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1358K]
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• 蓄冰槽U形盘管模拟与结构优化

  杨肖;杨冬梅;王启扬;刘杨;杨波;黄伽锐;邹同华;

  针对蓄冰盘管管路长压降大等问题，对蓄冰盘管结冰和流动特性进行了模拟分析和结构优化，分析了管内流体不同流速时U形管外的结冰情况。为减小蓄冰槽整体管内压力降，在U形管与分水管连接处采用顺流布置的折流弯，针对改进的折流弯部分，建立了物理模型，并对不同曲率半径弯管的管内流动压降和管外结冰进行了分析。结果表明，流速对U形管内传热效果的影响很大，但在蓄冰量一定时，流速存在上限，在流速大于0.4 m/s时，结冰速率不再增加；曲率半径从10 mm增大到30 mm时，压降减小了11.7%，从30 mm增大到50 mm，压降减小了5.5%，曲率半径在50～60 mm之间压降存在极小值；曲率半径为30 mm的弯管结冰速率最快，比曲率半径40 mm的结冰速率增加2%左右，比曲率半径为20 mm的增加47%左右，因此推荐30 mm曲率半径。研究结果可为冰蓄冷装置的设计提供参考。

  2022年10期 v.50;No.604 98-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1350K]
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