试验研究

  • 油循环率对补气式涡旋压缩机性能影响的试验研究

    张斌;苏林;曹健;李康;

    为了探究油循环率的变化对补气式涡旋压缩机性能的影响,采用第二制冷剂量热器法搭建了测量补气式涡旋压缩机单体性能的试验台,通过试验得到了非补气和补气状态下压缩机性能参数随油循环率的变化情况。同时对2种制热试验工况下非补气涡旋压缩机容积效率随油循环率的变化情况进行试验研究及分析。结果表明,在各个补气压力状态下热泵系统的总制热量和制热COP随油循环率增加呈现先增后减的趋势,油循环率在5.5%左右时制热COP达到峰值;相较于非补气状态,补气压力0.35 MPa工况下的系统制热量和制热COP分别提升了5.7%,2.0%;在所测工况下压缩机出口排气温度随含油量的增加明显下降。

    2022年05期 v.50;No.599 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 997K]
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  • V沟槽圆柱后流流动特性

    晏飞;王德强;

    针对V沟槽结构抑制涡激振动(VIV)的问题,在Re=7.4×10~3的情况下,对光滑圆柱和表面带有V沟槽圆柱的尾迹进行了对比研究。建立循环水槽装置进行试验,并采用粒子图像测速(PIV)技术和正交分解(POD)方法,来测量和研究光滑圆柱和表面带有V沟槽圆柱的尾流特性。研究结果表明:相比于光滑圆柱,V沟槽圆柱的再循环区的长度分别延长了0.183D,0.432D,0.499D,这意味着V沟槽结构会影响旋涡的尺度;表面带有V沟槽圆柱的POD模态能量相比光滑圆柱都有所减小,其分别减少了4.91%,26.72%,29.98%,这说明V沟槽结构抑制了漩涡的脱落过程,延缓了涡街的形成;同时,V沟槽结构对POD模态系数的波动大小以及POD模态系数的相关性也有一定的影响。因此,使用POD方法研究V沟槽圆柱后流流动特性是可行的。

    2022年05期 v.50;No.599 8-14+31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1721K]
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  • 10kW制冷机组用冷凝器空气侧性能试验研究

    王振环;崔然成;权宁哲;赵新学;

    为了确定不同参数条件对10 kW制冷机组用冷凝器换热性能的影响,利用空气焓差法测试冷凝器空气侧容量和压降性能的影响,通过改变翅片形状(4种),翅片节距(5种),管排数(4种)和空气流量(6种)进行了冷凝器的性能特征研究,并且通过对比分析不同冷凝器规格下的10 kW制冷机组的制冷容量和压降情况。试验结果表明:首先确定最佳性能下冷凝器翅片类型为波纹状,然后测试得到最佳性能下波纹状翅片的规格为翅片节距3 mm,管排数4排,空气流量90 m~3/min,试验结果可为冷藏/冷冻车辆制冷机组性能研究提供参考。

    2022年05期 v.50;No.599 15-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1423K]
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设计计算

  • 地埋管地源热泵水泥基回填材料导热系数预测模型

    董世豪;胡自远;周超辉;周亮宇;林德荣;倪龙;

    针对水泥基材料导热系数模型的研究较少的现状,为了给水泥基材料的开发与研究提供一种可应用的导热系数计算方法,根据水泥基材料的成分组成和物理结构,应用傅里叶导热定律,建立了固-液-气三相导热系数预测模型。并基于地埋管地源热泵水泥基回填材料进行了参数识别,得到了适用于水泥基回填材料的参数取值方法和取值组合。该模型可以预测骨料含量(砂灰比)、水灰比(孔隙率)、饱和度、单相成分导热性能等多因素对导热系数的影响。在常见配比范围内,不同孔隙率下的导热系数预测误差在1.49%~5.94%之间,饱和状态不同砂灰比(骨料含量)下的导热系数预测误差在1.49%~15.26%之间。总体上预测精度较高,涵盖了较大范围配比,满足工程应用和科研需求;同时,该模型预测精度显著高于两种经典的导热系数计算模型,且可通过参数识别得到不同用途水泥基材料的最优参数取值,具有更好的普适性。

    2022年05期 v.50;No.599 22-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K]
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  • 管材特性对黏稠油水环输送稳定性的影响分析

    李鹏;尹晓云;杨思远;胡可;邓小娇;刘少钧;MASTOBAEV Boris N;

    针对水环输送稠油过程中不能一直保持环状流动形态的问题,基于VOF两相流模型、标准k-ε湍流模型及CSF表面张力模型,对油水环状流在水平管中的流动情况进行了模拟分析。应用控制变量法分析管壁粗糙度与静态接触角对水环稳定性的影响,通过油水两相体积分数分布特征、轴向速度分布特点、管道沿线压力变化特性等指标综合评价水环稳定性的强弱。结果表明:随流动时间和运行距离的增长,油水环状流经历了同心环状流-偏心环状流-不完全环状流-分层流的演变过程。随管壁粗糙度的增大和静态接触角的减小,水环维持稳定流动的距离增长,管道沿线的总压降减小。管壁粗糙度对轴向速度分布和油核偏心率基本没有影响,不同管壁粗糙度下轴向速度均呈对称状分布,油核偏心率均约为0.73;而静态接触角对轴向速度分布和油核偏心率有较大影响,随静态接触角的增加,速度分布由对称状分布转变为舌头状分布,油核偏心率由0.73上升到1.0。截面持油率不随管壁粗糙度与静态接触角的变化而变化,不同模拟条件下均约为0.74。因此在实际输送过程中,可对现场使用的管材进行内表面改性处理,适当增大管壁粗糙度和减小静态接触角,以提高黏稠油水环输送的稳定性。

    2022年05期 v.50;No.599 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1274K]
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  • 集流圈圆弧半径对离心风机叶轮流动特性的影响

    郑水华;刘建飞;柴敏;孙泽楠;李翠玉;

    为研究集流圈圆弧半径对离心风机叶轮流动特性的影响规律,对后向式离心风机内部流场进行全流道数值模拟研究。首先针对原型离心风机,进行多工况数值模拟及试验测量研究,获取相应的流量-静压性能曲线并进行对比,两组数据吻合良好,误差均在5%以内,验证了本文数值模拟方法的准确性和可靠性。随后对集流圈圆弧半径R做改型处理,其值分别设置成33,34,35(原型),36,37 mm。当集流圈圆弧半径为36,37 mm时,静压分别提升了12.65,5.84 Pa,效率分别提升了4.28%,3.22%,设计工况下R=36 mm时相对于原模型叶轮效率提升了3.67%。进一步分析表明集流圈圆弧半径会影响流体在叶轮中产生的漩涡回流现象,从而改变离心风机的流动特性,这为风机运行效率的提升提供了一个参考方向。

    2022年05期 v.50;No.599 40-46+67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1378K]
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  • 采用膜除湿的空气制冷系统性能模拟与试验研究

    孟维焕;郭宪民;张京京;徐瀚洲;

    为了提高空气循环制冷系统的安全性及效率,对使用膜除湿组件的空气循环制冷系统的除湿效果及系统性能进行了相关的模拟计算和试验研究,分析了无回热循环、一次、二次回热循环条件下压气机进气压力以及膜除湿组件进口压力对膜除湿组件的除湿效果及系统性能的影响。模拟和试验结果表明,不同工况条件下模拟数据与试验结果变化趋势一致;试验结果表明,二次回热循环系统,膜除湿组件进口压力为700 kPa工况下的膨胀机进口含湿量及涡轮水蒸汽冷凝量比进口压力为300 kPa工况分别降低了33.03%,57.58%,而系统COP降低了约50.61%;3种循环的对比表明,在系统中增加回热器可有效减小系统中含湿量及水蒸汽凝结量,提高系统制冷量及COP,与一次回热循环相比,二次回热循环系统的平均制冷量及COP分别提高了约17.46%,14.13%。

    2022年05期 v.50;No.599 47-53+61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1089K]
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  • 基于粒子滤波算法的涡旋压缩机性能预测研究

    李超;刘忠良;金银霞;侯军军;魏宁;尹贺龙;

    为了准确预测涡旋压缩机热力性能,提出一种基于粒子滤波算法的性能预测方法,首先建立了压缩腔内气体压力、温度以及质量随主轴转角的变化的数学模型,基于数学模型建立其压力与温度变化的状态方程和预测方程;然后搭建标准的粒子滤波算法,将温度初始值18.7 ℃与压力初始值102 kPa代入预测模型,对气体状态参数进行预测。结果表明:粒子滤波算法对压缩腔内气体的温度和压力变化预测结果较好,温度预测过程最大偏差为1.2 ℃,压力预测过程最大偏差为2.4 kPa,真实值与预测值间的相对误差在10%左右,预测精度较高,并且随着粒子数增加,算法稳定性提升,预测精度提高。

    2022年05期 v.50;No.599 54-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1287K]
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  • 直管段长度对文丘里管空化流场的影响

    董波;罗景泉;张家辉;王逸伟;刘爱贤;郭绪强;

    针对文丘里管空化反应器的结构设计及优化问题,采用CFD软件ANSYS FLUENT模拟研究了前、后直管段对文丘里管空化流场的影响,以及不同入口压力下文丘里管空化流场长度的发展规律。模拟结果表明:当模拟设定的入口压力较高时,需要设置充分长度的后直管段使空化流场充分发展,从而使模拟结果更符合实际应用状况;而前直管段的长度对文丘里管空化流场的模拟结果没有产生明显的影响;在入口压力为0.5~1.6 MPa范围内,空化流场长度的增长趋势分为3部分,而且每部分都符合一次线性增长关系,增长速率依次增大。最后对入口压力为1.61 MPa时的空化流场长度进行了预测,模拟值与预测值的误差为4.95%。研究结果可以为文丘里管空化流场的数值模拟研究提供一些参考。

    2022年05期 v.50;No.599 62-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 969K]
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  • 小管径开缝翅片管式换热器空气侧传热综合性能研究

    朱珊云;戴源德;曹杰;陈满;

    为了探究翅片间距P_f和相对开缝高度S_h/P_f对翅片管换热器空气侧传热与阻力特性的影响,以5 mm小管径百叶窗式开缝翅片管换热器为研究对象,利用CFD耦合传热数值模拟并结合对流传热综合性能评价准则进行分析。研究结果表明:在P_f=1.30~1.50 mm范围内,空气侧Nu和阻力系数f均随P_f的增加而减小;在Re=457~2 907范围内,S_h/P_f对开缝翅片管换热器传热性能的影响与Re有关,减小S_h/P_f可以改善空气侧阻力性能和对流传热综合性能;当Re<1 300时,随着P_f的增加,对流传热综合性能先增加后减小,P_f=1.40 mm,S_(h )/P_f=0.40时,对流传热综合性能可达到最佳;当Re>1 300时,增加P_f有利于提高综合传热性能。

    2022年05期 v.50;No.599 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1340K]
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  • 涡轮增压器切换过程轴向力及其形成机理

    李伟;王强;张海磊;任洋;何嘉伟;门日秀;

    针对涡轮增压器止推轴承在工况变化过程中易损坏的特点,为提高止推轴承的适应性和可靠性,以某型涡轮增压器为研究对象,建立增压器压气机与涡轮的三维模型,通过ICEM划分网格,采用CFX对压气机、涡轮流场进行数值仿真,分析涡轮增压器切换过程中轴向力的形成及其变化规律。计算结果表明:各部分轴向力在切换时刻变化最大,轴向力合力主要来源于压端,且合力方向均指向压端;压端在整个切换过程中的流动发展较为顺畅,仅在叶顶出口处产生尾迹涡流;涡端在叶根和叶片中径处均存在涡流,且在叶顶位置存在流动分离现象;不论是压端还是涡端,其轮背压力分布均存在周向不均性,且压力梯度由外向内不断减小。

    2022年05期 v.50;No.599 76-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 2103K]
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标准规范

  • 低环境温度空气源热泵(冷水)机组性能测试方法解析

    包继虎;杨弋;马金平;李亚运;周坤;付炜;谢鸿玺;赵宗彬;

    为更好地理解GB/T 25127.1-2020《低环境温度空气源热泵(冷水)机组 第1部分:工业或商业用及类似用途的热泵(冷水)机组》中的条款,并准确检测低环境温度空气源热泵(冷水)机组的性能,详细解读了低环境温度空气源热泵(冷水)机组性能测试方法和测试工况。首先,为保证低环境温度空气源热泵(冷水)机组性能测量的准确性,测试过程中建议考虑大气压对测试条件的影响。其次,机组在性能测试过程中,建议尽可能避免采用外插法计算边界工况点的性能系数。最后指出低环境温度空气源热泵(冷水)机组的能效标准体系建议与产品标准体系保持一致。

    2022年05期 v.50;No.599 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 718K]
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应用技术

  • 成品油管道余压发电用液力透平研究

    廖远桓;

    针对成品油管道输送过程中存在压力能浪费和额外增设减压装置的问题,依托华南地区某一成品油枢纽站余压回收发电节能的需求情况,采用双级泵反转作液力透平的方法,设计了一套液力透平能量回收装置,对其外特性和内部流动特征进行模拟分析,并进行了现场实际运行测试,结果表明:在0.9Q~1.2Q工况之间首级叶轮和次级叶轮工作面压力分布都比较均匀,该液力透平运行工况可偏向大流量;在0.5Q~0.7Q小工况下叶轮内部流动比较紊乱,随着流量的增加流动状态越来越得到改善,速度分布特征与压力分布特征规律类似;通过水介质对液力透平进行外特性测试,当流量达到350 m~3/h,流体入口压力为3.3 MPa,经过液力透平后的出口压力为0.12 MPa,总压差为3.18 MPa,测试结果与数值计算分析所获取的外特性结果基本相符;该套液力透平装置在华南地区进行了现场超过2个月的连续运行,平均每小时回收功率为130 kW,且运行稳定,可有效回收管道余压,提高输送站的经济效益。

    2022年05期 v.50;No.599 91-98+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2043K]
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  • 斯特林制冷循环膨胀腔制冷能力研究

    吴腾马;周巧根;汤启升;樊凯;

    针对斯特林制冷循环内膨胀腔与压缩腔温度差异较大导致采用闭口系统分析与实际情况偏差较大的问题,本文将产生实际制冷能力的膨胀腔视为开口系统,并对其进行制冷能力分析。结果表明,工质的制冷能力可用气缸内工质体积对压力的积分表示,膨胀腔的实际制冷能力可用工质的制冷能力减去工质进出膨胀腔的焓差表示;影响工质体积对压力积分的主要因素为活塞面积比n、膨胀腔相位领先角φ与膨胀腔温度T_e;当压缩腔温度Φ为320 K、膨胀腔温度为80 K时,活塞面积比在4左右时会获得最优的制冷效率。所得结果可为斯特林制冷循环的设计与优化提供依据。

    2022年05期 v.50;No.599 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 965K]
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