试验研究

• 跨临界CO_2热泵联合调控优化的试验研究

  丁夏杰;陶乐仁;任凯;

  为了优化变频跨临界CO_2空气源热泵系统性能，提出了一种对压缩机频率、电子膨胀阀开度和冷却水流量进行联合调控的控制策略，通过试验研究了这种调控方法对于热泵系统性能的影响，并与单一部件参数的调控方法进行对比。结果表明：其他条件不变时，随着蒸发器出口过热度不断增大，系统制热量先增大后减小，存在最大值，而COP不断下降；而在获得最大制热量的基础上改变冷却水流量，系统制热量和COP提高与水流量呈正相关，排气压力和出水温度呈负相关，且压缩机频率越大，变化越明显，而压缩机耗功几乎不变。相比于单部件调控，这种联合调控方式在压缩机频率为75 Hz时使系统制热量和COP增幅最大，分别为28.1%和15.3%，因此这种联合调控方法可以有效地优化热泵系统性能。

  2022年11期 v.50;No.605 1-7+36页 [查看摘要][在线阅读][下载 995K]
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• 锂渣脱泥用冲洗水旋流器分级性能试验研究

  杨兴华;张家舜;刘培坤;张悦刊;王辉;刁泽玲;

  针对锂渣中细泥含量高、有价金属提取困难的问题，提出了在有价金属分选前采用冲洗水型旋流器对其进行脱泥预处理。首先对常规旋流器和冲洗水旋流器进行对比试验，然后重点研究冲水位置对冲洗水旋流器分级性能的影响。试验结果表明：与常规旋流器相比，冲洗水型旋流器的底流产物中-20μm颗粒含量降低了3.83个百分点，溢流产物中-20μm颗粒含量增加了1.93个百分点，其底流产物粒度更粗，溢流产物粒度更细；当冲水位置为240 mm时，底流产物中的-20μm颗粒含量最低，综合分级效率最高，可达73.60%。研究结果可为合理选用冲水位置提供一定理论依据。

  2022年11期 v.50;No.605 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 945K]
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• 热泵系统中R134a/润滑油流型的可视化研究

  巨福军;任鹏翔;范晓伟;宋昊展;周晓磊;张清志;冯臻博;

  为了获得系统性能与制冷剂/润滑油流型的对应关系，基于制冷剂/润滑油流型可视化试验系统，对比分析了不同工况下过热度对蒸发器出口水平管和竖直管内R134a/润滑油流型的影响规律，并试验研究了工况2下热泵系统循环性能随过热度的变化规律。结果表明：在0～15℃左右的过热度范围内，3种工况下R134a/润滑油在水平管内均会出现相同的4种流型，而在竖直管内则均会出现相同的3种流型；R134a/润滑油在水平管和竖直管内流型（除分层环状流外）对应的过热度范围和流型转变过热度（除第一水平流型转变过热度外）均受热源进口温度的显著影响；工况2下系统COP和制热量均在过渡状态时获得较大值，并在第一水平流型转变过热度（0.2℃）处分别获得最大值5.348,4.386 k W。

  2022年11期 v.50;No.605 14-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 979K]
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设计计算

• 超高压组合式柱塞密封装置设计技术研究

  王永强;鲁飞;王素华;陈真;李欣;边海宁;沈利;

  为了解决超高压柱塞密封易泄漏、密封件使用寿命短的问题，研制了一种高可靠性、长寿命的超高压柱塞密封装置，设计了迷宫式间隙密封与自封式密封相结合的两级超高压密封结构，并通过数值模拟分析计算了第一级迷宫式间隙密封对泄漏的高压水的压力降低值，通过超高压泵试验验证了超高压密封的可靠性和使用寿命。结果表明，迷宫式间隙密封可以将泄漏的高压水的压力降低156 MPa，研制的超高压组合式柱塞密封装置在超高压泵排出压力为280 MPa的情况下使用寿命达到300 h左右。研究成果可为类似的超高压密封装置的设计提供借鉴。

  2022年11期 v.50;No.605 20-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1016K]
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• 套筒调节阀节流件正向设计方法

  王伟波;郝娇山;蒋永兵;廖静;周忠云;

  针对调节类阀门流量调节性能差引发的阀门调节不稳定及振动等问题，以窗口型套筒调节阀和多孔式套筒调节阀为研究对象，基于调节阀节流方程、调节特性理论方程和节流件几何设计方程，对其节流件进行了等百分比流量特性的理论设计分析，结合ANSYS Fluent流体仿真分析，开展了节流件的正向设计方法研究。以DN200-C_(vmax)300的窗口型套筒调节阀和DN250-C_(vmax)200的多孔式套筒调节阀等百分比流量特性的节流件为例，进行了其正向设计和仿真验证。结果表明，两调节阀仿真流量特性曲线和理论流量特性曲线趋势均高度吻合；对窗口型套筒调节阀，各开度下仿真C_v和理论C_v误差均在-2%～3%之间；对多孔式套筒调节阀，各开度下仿真C_v和理论C_v误差均在-8%～6%之间。研究结果可以为因节流件设计不合理导致的调节阀不稳定调节及振动等问题提供解决思路，为行业的发展提供助力。

  2022年11期 v.50;No.605 27-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 2989K]
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• 叶片安放角对无轴泵喷推进器性能的影响

  狄猛;刘厚林;谈明高;马皓晨;吴贤芳;王凯;

  为揭示叶片安放角对无轴泵喷推进器运行特性的影响规律，采用计算流体动力学方法对无轴泵喷推进器在不同叶片安放角内部流动进行了数值模拟，分析了泵外特性、推力、内部流场分布以及压力脉动的变化规律。结果表明：设计工况下随着叶片安放角的增大，模型泵喷扬程和推力逐渐增大，效率逐渐降低，相较于叶片安放角0°，叶片安放角为+4°时扬程增大5.99%、推力增大2.08%、效率降低7.6%；叶片进口边压力明显下降，叶轮内流体流速逐渐减小，叶轮出口漩涡强度逐渐增强，漩涡面积减小；叶片安放角的变化对于泵喷内压力脉动的主频没有影响，但对主频处的幅值具有明显的影响，尤其是轮缘和流道中部压力脉动。研究结果对于低噪声无轴泵喷推进器的设计具有一定的参考价值。

  2022年11期 v.50;No.605 37-44+77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1882K]
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• 线性压缩机吸气阀片动态特性研究与优化设计

  陈洪月;邹先峰;李伟东;刘先阳;

  为了明确阀片的启闭特性及流场的流动特性，寻求最优设计方法，基于三维流固耦合模型对线性压缩机吸气阀片的启闭过程进行模拟，研究吸气过程中阀片所受应力变化及气缸内制冷剂质量流量变化。研究结果表明，阀片在高压力比、高频率工况下工作时会受到较大弯曲应力并出现制冷剂泄漏现象，通过对气阀性能参数进行对比分析，选取最佳阀片厚度为0.3 mm，针对启闭过程中阀片所受较大弯曲应力及制冷剂泄漏等问题，提出一种“弧线-直线-弧线”结构阻止应力沿圆弧传递，增大气阀通流面积，减小压力损失，使得阀片所受最大应力减小了215.46 MPa，制冷剂泄漏量由1.72 mg降低至0.599 mg，在提高阀片使用寿命的同时，有效提升了线性压缩机的工作效率。

  2022年11期 v.50;No.605 45-53+60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1743K]
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• 孔板压降的内角影响机理分析及计算公式改进

  李浩冉;刘磊;张则亮;白长青;

  针对现有的孔板压降计算公式不能定量表达孔板内角的影响的问题，建立孔板-管路系统的CFD仿真模型并对孔板压降进行计算分析，通过与已有试验数据对比，验证了所建立仿真模型的合理性并证实了孔板内角对压降有显著影响。在大量CFD数值仿真计算结果的基础上，阐述了孔板内角对其压降的影响机理，讨论了孔板内角、孔径比、孔板厚度与孔板压降相互影响的内在规律，提出了包含内角影响的新的孔板压降计算公式。对比分析表明本文所提出的改进计算公式与CFD仿真数据、文献试验结果吻合良好，误差基本在5%以下，在-45°～45°范围内，随着孔板内角值的增大，压降先减小后增大，最后趋于不变，存在压降最小值。

  2022年11期 v.50;No.605 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1377K]
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应用技术

• 基于有限元法离心风机气动噪声预报研究

  闫莹;肖友洪;卢华兵;许顺利;

  针对离心风机噪声试验研究成本大，产品设计生产周期长等问题，探究了离心风机辐射噪声数值模拟的准确性。基于声学有限元方法，采用数值计算与试验相结合的方式，通过FLUENT软件进行非定常计算得到声源信息，采用ACTRAN有限元法计算风机的气动噪声，并与试验值进行对比分析。研究表明，基频噪声仿真值与试验值分别为86.69,89 dB，误差在4%左右，总声压级分别为94.38,93.804 dB，误差为0.6%。因此声压频谱吻合较好，仿真值与试验值一致性较高，可以进行噪声预测。此外，对不同转速下风机对噪声的影响进行讨论，以验证预测分析的实用性。结果表明，叶轮转速升高，对其离散噪声的影响显著，随着叶轮转速提高，其压差变化越来越显著，所引起的旋转噪声越来越大，基频噪声升高了19.29 dB，声压级变化明显。因而，转速对离散噪声的影响较大，合理选择转速来控制噪声是一种简单有效的方法。通过上述研究的数值计算方法，可以一定程度上减小试验模型反复铸造、调试的时间和成本，为进一步优化风机气动噪声，降低噪声提供思路。

  2022年11期 v.50;No.605 61-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K]
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• 大型立式水泵机组供排水系统改造

  赵文军;仇宝云;吉庆伟;王慧洁;蔡晓东;

  为了保证大型水泵机组可靠经济运行，针对南水北调东线沙集泵站，分析原供排水系统存在的问题，对电机轴承油冷却器冷却供水系统和水泵橡胶轴承润滑供水系统不同方式进行比较，重点对工程改造采用的闭式冷水机组循环冷却水系统进行了计算分析。结果表明：闭式冷水机组循环冷却水系统，因其水质好，不结垢、无泥沙淤积，长时间运行冷却传热效率高，水流阻力小，无进流堵塞问题，系统冷却运行可靠、节能，环境温度越低、主水泵机组运行台数越少，系统节能效果越显著。三台主机组运行，环境温度为15℃时，供排水系统能耗较改造前下降33.76%，环境温度为0℃时节能68.08%，系统可靠性高、节能效果显著，值得推广应用。

  2022年11期 v.50;No.605 69-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1031K]
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• 间断螺旋片强化套管换热器传热性能分析

  王利明;雷勇刚;

  为改善套管换热器环侧流体流动状态，进一步强化环侧换热性能，提出一种新型间断螺旋翅片套管换热器。通过三维数值模拟研究不同螺旋片布置形式（顺排、叉排和螺旋排）下肋片螺旋升角（α=30°，40°，50°和55°）对环侧流动和传热性能的影响，应用火积耗散理论对其强化传热机理进行分析。结果表明：相比光滑套管换热器，顺排、叉排、螺旋排布置肋片的环侧Nu分别增加了28%～80.83%,31.11%～81.73%,33.64%～86.3%；随着螺旋升角的增大，Nu和摩擦因数f不断减小；螺旋排布肋片环侧综合强化换热因子PEC最高，螺旋升角为30°，40°，50°，55°时环侧PEC分别为0.96～1.15,0.95～1.13,0.93～1.1,0.92～1.07；间断螺旋片强化双管换热器的火积耗散大于光滑圆管；传热温差引起的火积耗散热阻小于光滑圆管，传热过程的不可逆损失减小，且在大螺旋升角下流动阻力引起的传热过程不可逆损失减小。

  2022年11期 v.50;No.605 78-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1641K]
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• 两段式喷嘴淹没空化射流流场数值模拟

  董景明;李帅;钟萧;蒙荣轩;

  为了研究两段式喷嘴结构对空化射流效果的影响，建立了两段式喷嘴的数学模型与物理模型，对两段式喷嘴进行了模拟。以蒸汽气相体积分数为判断空化效果的主要依据，分析了第一喉部直径、第二喉部直径和连接处直径对两段式喷嘴空化性能的影响，并与角形喷嘴进行对比研究。结果表明：两段式喷嘴的结构参数对空化效果产生显著的影响。空化程度随着第一喉部直径的增加先增强后减弱；第二喉部直径取值越小，空化程度越高，空化程度随着第二喉部直径的增加先增加后减小；随着连接处直径的增大，空化效果逐渐增强。但当连接处的直径大于4 mm时，连接处直径取值对空化效果几乎没有影响；当两段式喷嘴的第一喉部直径为1.5 mm，第二喉部直径为1.0 mm，连接处直径为4 mm时，具有良好的空化效果。

  2022年11期 v.50;No.605 87-95+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1529K]
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• 基于流固耦合方法的大口径蝶阀的防振优化设计

  张伟政;庞益祥;赵鹏博;张俊涛;

  针对DN1500三偏心金属硬密封蝶阀在30%和50%开度下蝶板和阀杆会发生应力变形及共振的状况，提出改变蝶板背部弯曲角度的方法，降低蝶板在不同开度下的应力、变形以及共振幅值，从而达到避免发生共振的目的。通过对比优化前后蝶板和阀杆的应力、变形和共振状况，分析优化的可行性，研究结果表明：改变蝶板背部的弯曲角度能够使阀内流体的流动状态更快地趋于稳定，并且能够有效地减小结构的应力和变形；优化后阀门在30%和50%开度下的共振幅值由0.16 mm和0.2 mm减小为0.02 mm和0.04 mm，极大地降低阀门在30%和50%开度下的共振幅值，有效地减少共振对于阀门的损伤，对于阀门的安全运行以及阀门的防共振设计具有一定的参考价值。

  2022年11期 v.50;No.605 96-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1903K]
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• 机械工程领域高质量科技期刊(T1级)《压力容器》杂志

  <正>1984年创刊月刊国内外公开发行国内邮发代号:26-10国外发行代号:M1529中文核心期刊中国科技核心期刊RCCSE中国核心学术期刊《压力容器》杂志是经国家新闻出版总署正式认定的首批学术期刊,是中国机械工程学会压力容器分会会刊,是机械工程领域高质量技术类学术期刊;由中国科学技术协会主管,中国机械工程学会压力容器分会主办,合肥通用机械研究院有限公司承办。《压力容器》杂志主要报道承压设备行业及其相关学科具有创新性的基础理论研究、工程技术应用的优秀科研成果,

  2022年11期 v.50;No.605 107页 [查看摘要][在线阅读][下载 630K]
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