试验研究

  • -86℃低温冰箱用斯特林制冷机的试验研究

    余文辉;张安阔;熊超;陈海涛;刘占杰;谢晶;

    为了满足生物样本储存用大容量-86℃低温冰箱冷量要求,研制了一台大冷量自由活塞式斯特林制冷机。介绍了斯特林制冷机的结构特点,探究了不同频率、冷端温度下斯特林制冷机的工作特性;系统分析了运行频率及冷端温度的改变对其性能的影响规律。试验结果表明,斯特林制冷机在输入功率300 W工况下,制冷机最低温度可达到-152.1℃,当输入功率提升至486 W,在-86℃时可获得120 W制冷量。研制的斯特林制冷机适用于-86℃低温冰箱的制冷需要,其研究结果对国内复叠式低温技术的替代具有一定的参考价值。

    2022年12期 v.50;No.606 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1125K]
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  • 数据中心用高分子板翅式间接蒸发冷却器换热性能的试验研究

    靳如意;黄翔;王颖;代聪;

    为了研究喷淋水量和二次风量对板翅式间接蒸发冷却器换热性能的影响,搭建了数据中心用蒸发冷却焓差试验平台,在乌鲁木齐、西安、福州3种典型城市工况下对高分子板翅式间接蒸发冷却器的换热性能进行对比试验。结果表明:换热效率随淋水密度的增大呈先升高、后降低的趋势,3种工况下,机组的最佳淋水密度分别为25.28,16.85,14.04 kg/(m·h),此时的最佳换热效率分别为65%,59%,54.3%;在最佳淋水工况下,随着二/一次风量比的逐渐增大,乌鲁木齐工况的热交换效率和进出风温降始终呈上升趋势,西安、福州工况分别在风量比1.2,1.1后逐渐下降;3种工况下的最佳风量比分别为1.7,1.2,1.1,间接蒸发冷却效率分别可达65.1%,59%,55.2%;乌鲁木齐工况的最佳淋水密度和最佳二/一次风量比均高于西安、福州工况,蒸发冷却技术在干燥地区更能发挥优势。

    2022年12期 v.50;No.606 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1502K]
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  • R152a在无油直线压缩机中应用的试验研究

    鲍鑫;沈浩;陈新文;王翔;骆桢弘;李兆华;

    为进一步降低制冷剂R134a对全球变暖的影响并提高蒸气压缩制冷(VCR)系统的性能,使用R152a作为替代制冷剂,同时为避免润滑油对制冷剂性能评估的影响,采用由无油直线压缩机组成的VCR系统,在不同压缩机行程与压力比的工况下,对制冷剂R152a和R134a的性能进行了对比试验研究。研究结果表明,在压力比为2.5,压缩机行程为11 mm时,R152a的功率输入比R134a低17%,平均相差10 W;在压缩机行程为12 mm,压力比为2.0时,R152a与R134a均获得最大质量流量,分别为2.2 g/s和2.8 g/s;在固定压力比下,R152a的容积效率高于R134a,平均容积效率高约16%;在压力比为2.0和压缩机行程为12 mm时,R152a和R134a的制冷量分别为464 W和414 W。R152a的平均制冷量比R134a高13%左右;R152a和R134a的COP(性能系数)分别为6.5和5.3,R152a的平均COP比R134a高14%左右。

    2022年12期 v.50;No.606 14-19+85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1523K]
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设计计算

  • 船舶艉轴双端面密封端面热-力耦合变形及影响因素分析

    郑娆;张敬博;李双喜;贾宇宁;魏文豪;

    针对在深海湖泊等复杂极端工况下船舶艉轴由于密封端面变形产生过大间隙,导致泄漏的问题,通过建立船舶艉轴热-力耦合分析模型,分析不同工况下,3组典型密封端面材料组对(YNW8-M106D、SiC-M106D、S30408-M106D)的密封环端面温度、应力及变形变化规律;分析海水环境下材料、转速及弹簧比压等主要影响因素及密封端面变形的影响及影响程度和权重。结果表明:转速升高100%,使得密封端面温度、应力及变形增加35%,43%及49%,弹簧比压升高100%,使得密封端面温度、应力及变形增加17%,5%及14%,应限制其最大值,防止密封失效;材料的热膨胀系数及导热系数对密封端面的影响最大,合理选取动静环材料有利于减少端面变形;选取出适合转速400 r/min、弹簧比压0.2工况下的最优材料(Si C-M106D)配对,使得船舶艉轴平衡可靠并长寿命运转。本文的模型和计算方法可为船舶艉轴密封结构的设计提供参考。

    2022年12期 v.50;No.606 20-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1266K]
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  • 高速离心泵水动性能多目标优化设计

    丛小青;肖建荣;李辉;杨大壮;

    为优化高速泵的水力性能和流动性能,借助计算流体力学软件CFX19.0分析高速泵主要结构参数对扬程、效率和流动性能的影响规律,采用单因素敏感性分析方法确定叶轮叶片出口角β2、叶轮叶片包角1、导叶叶片出口角α4和导叶叶片包角2为设计变量,以高速泵的扬程H、效率η和湍流动能k为优化指标,基于响应面优化法对叶轮、导叶和压水室进行优化设计。确定最优设计参数:β2=35°、1=130°、α4=13.993°、2=90.049°;性能参数:扬程为156.852 m,水力效率为76.085%,最大湍流动能为16.123 m~2/s~2。较原始模型,扬程提升13.33%,满足设计要求同时,水力效率提升15.048%和最大湍动能降低22.298%。

    2022年12期 v.50;No.606 27-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1418K]
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  • 蓄冷式多温区冷藏车箱体温度场模拟与试验验证

    陆定宇;章学来;丁兴江;徐笑锋;

    为提高果蔬冷藏运输物流经济性,保障果蔬品质,结合真空绝热保温技术,设计了多温区蓄冷式冷藏车箱,利用试验制备的两种相变材料,相变温度分别为2.34,-15.6℃,相变潜热分别为231.7,276.1 J/g,导热系数分别为0.324,0.914 W/(m·K),无过冷,相变平台稳定。对蓄冷板在不同条件下的释冷过程及特点以及冷藏箱内空载和载货时温度分布进行了研究。结果表明,由于中间保温板热传递,空载时温区一维持安全温度区间时间超出理论计算时间,而温区二小于设计时间;载货时货物的呼吸热对多温区一维持安全温度时间相差82 min,对温区二温度分布影响较小,为提高蓄冷式冷藏车箱模拟的精度,内热源不容忽略。研究结果可为冷链物流用蓄冷式冷藏车箱的进一步设计和优化提供支持,以及蓄冷技术在果蔬冷链物流中的应用提供参考。

    2022年12期 v.50;No.606 35-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1771K]
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  • 管径缩小后空调器室外换热器的优化设计与试验验证

    陈伟;燕子腾;曹昊敏;白韡;刘恒恒;丁国良;

    针对直接缩小翅片管式换热器的管径会导致换热性能降低的问题,提出了一种避免性能因管径缩小而下降的换热器优化设计方法,综合考虑换热器的性能和材料成本,采用引入单位换热能力材料成本确定最优的U管数目和管间距,根据管路沿程制冷剂状态的变化确定不同管段的流路数的方法,对一款7 mm管径改5 mm管径的室外换热器进行了优化设计,并对优化后室外换热器的换热性能进行了试验验证。结果表明,相比于优化前的室外换热器,优化后的室外换热器的材料成本降低33%,额定制冷和额定制热工况下换热能力分别降低了0.7%和0.3%。优化后室外换热器的材料成本大幅降低,换热能力与管径缩小前的换热能力基本一致,表明本文提出的换热器优化设计方法能够满足设计要求。

    2022年12期 v.50;No.606 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1129K]
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  • 真空过滤数值模拟和试验验证

    马卫国;曾立;曾琦;张仕帆;吴霁薇;

    为研究真空过滤中的流动特性,本文基于多孔介质理论阐述了真空过滤的两个过程,并通过真空过滤试验和基于FLUENT的仿真模型讨论了不同工况参数对真空过滤效果的影响规律。研究结果表明:真空过滤中的压差脱水过程和空气置换脱水过程,可分别由多孔介质内的液相单相流及气液两相流进行分析;利用FLUENT仿真软件建立的多孔介质单相流和两相流模型能有效地模拟真空过滤过程;真空过滤的脱水速率与真空度、气流量、滤饼的颗粒粒径、滤饼厚度有关;压差脱水过程中,真空度增大2倍时脱水速率增大了约1.6倍,颗粒粒径增大脱水速率先迅速增大后缓慢增大,滤饼厚度增大两倍时脱水速率降低了10%~30%;空气置换脱水过程中,脱水量与气流量、滤饼厚度成正比,颗粒粒径对脱水量影响不明显。本文所建立的仿真模型为真空过滤机理研究提供了新方法,对真空过滤机理的研究具有参考意义。

    2022年12期 v.50;No.606 49-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1289K]
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技术进展

  • 车载高压储氢气瓶瓶口组合阀研究进展

    陈凤官;王渭;徐鹏;明友;叶晓节;耿圣陶;余宏兵;徐亭亭;

    高压储氢气瓶瓶口组合阀是车载供氢系统的关键部件,其性能优劣关系到氢能的安全和高效利用。针对氢燃料电池汽车车载供氢系统工况要求,总结了瓶口组合阀的主要功能要求,着重分析了其安全技术要求,并从瓶口组合阀的结构组合型式、关键部件设计制造、试验研究及性能评价等方面综述了目前的研究进展。通过梳理分析,讨论了目前相关研究的不足之处:尚未厘清瓶口组合阀的安全设计准则、尚未开展各功能组件组合后的相互性能影响研究、尚未有针对组合阀整体性能的试验研究及标准规范等。并给出了未来研究的建议,即以安全、智能、低耗为目标,开展瓶口组合阀的高集成度优化设计、研发大可调比高性能的限流阀等功能组件,试验研究各功能组件的性能相互影响规律,提出瓶口组合阀的安全设计准则,并制定其整机性能试验标准规范等。

    2022年12期 v.50;No.606 56-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1997K]
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应用技术

  • 多翼离心风机出口涡旋成因分析与抑制方法

    雷健;秦国良;吴彦东;韦福权;

    为了研究多翼离心风机出口涡旋的成因与抑制方法,对中静压风机进行数值模拟与试验验证,分析其内部流场和噪声特性,并提出了抑制出口涡旋的整流片方法,试验结果验证了方法的可行性。研究表明,多翼离心风机蜗壳内的涡旋流动属于螺旋流动,是由于多翼离心风机内部结构存在大角度转变导致。蜗壳出口涡旋来源为叶轮出口气流大角度转变引起与蜗壳和叶轮间距内二次流引起。通过在蜗壳180°~270°截面间设置整流片达到了调节蜗壳内部气流分布,改善螺旋流动,减弱涡旋流动强度,降低多翼离心风机噪声的目的。经过等风量试验测试对比,验证了整流片的降噪效果,在不同静压工况下均有较好的降噪效果,30 Pa静压工况下为最大降噪幅度1.2 dB,100 Pa静压工况下为最小降噪幅度0.7 dB。研究结果可为多翼式离心风机的降噪提供依据。

    2022年12期 v.50;No.606 65-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1576K]
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  • 大型枢纽泵站运行状态智慧诊断系统的架构及应用

    陈卫冲;刘红伟;邵春兵;李淮东;韩骏;张宁;

    为了对大型泵站的运行状态进行智慧诊断,本文以泵站运行状态为研究对象,构建了其智慧健康诊断系统,完成数据采集、边缘计算、数据存储、数据分析等过程,推理架构完成泵站运行状态的在线智慧诊断。系统采用先进的HilbertHuang变换对采集的信号进行分析,以捕捉大型泵站运行过程中的异常信号。该系统成功应用在望虞河常熟枢纽泵站中,通过对轴承温升、机组振动信号识别、分析,成功判断出9~#机上导轴承出现偏磨的异常运行状态,振动加速度达到1 005 mm/s~2,实现了泵站运行状态的预警,而泵站自带的诊断系统并没有给出泵站异常的预警。本系统亦被运用在江都四站、瓜洲泵站中,实际运行表明本文构建的系统可以准确地对泵站的运行状态进行诊断。

    2022年12期 v.50;No.606 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1538K]
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  • 基于PSO-RF的气动调节阀故障诊断

    蒋文强;胡绍林;郭其亮;陈文卓;宋鹤;

    为了提高气动调节阀故障诊断准确率,本文提出一种基于粒子群优化随机森林(PSO-RF)的故障诊断方法,该方法通过粒子群优化算法寻找随机森林中子树棵数和分裂特征数两个关键参数,克服随机森林算法依靠人工设置关键参数的不足。本文搭建了基于PSO-RF的故障诊断模型,并采用Simulink搭建气动调节阀仿真模型,注入7种常见故障,仿真对比分析4种传统方法(RF、支持向量机、贝叶斯分类和k-NN)与所提方法的诊断性能。仿真结果表明,PSO-RF的故障诊断准确率为99%,验证了该方法的有效性。

    2022年12期 v.50;No.606 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K]
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  • 缓冲装置在某型通海阀噪声控制中的应用

    李泽斌;刁爱民;杨庆超;

    针对某型通海阀在启闭过程中瞬态噪声较大的问题,采用了在通海阀驱动液压机内设置圆柱圆锥形缓冲装置的修改方案,在保证液压机外部尺寸以及活塞行程不变的条件下,确定了缓冲柱塞安装在端盖内壁面、活塞内打孔形成缓冲腔的缓冲装置结构形式,分析了缓冲过程中的理论模型,建立了活塞速度与缓冲腔压力随活塞位移变化的关系表达式,对缓冲装置结构参数进行了优化,试验了改进样机的减振效果。结果表明,单边间隙对缓冲效果影响最大,单边间隙越小缓冲效果越好,活塞内孔距离缓冲柱塞约1 mm时开始有节流缓冲效果,设置缓冲装置后活塞的末端速度由25.4 mm/s下降到8.3 mm/s,降幅约67.3%且速度变化平缓,在10 MPa工况下,改进样机使得通海阀启动和关闭振动加速度分别下降8,12 d B,能够有效控制通海阀的启闭瞬态噪声。

    2022年12期 v.50;No.606 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1207K]
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  • 带喷射器的跨临界CO_2热泵系统性能分析

    牛擎宇;关欣;秦陶;宋子晔;

    为了提升跨临界CO_2热泵系统的性能,利用喷射器替代节流阀植入系统中,在保证喷射器效率的前提下,对系统中各参数之间的相互影响进行了分析,通过建立SEC系统的热力学模型,分析了气冷器CO_2出口温度、排气压力、蒸发温度等参数对系统制热系数COPh的影响。结果表明:气冷器CO_2出口温度是决定常规系统引入喷射器是否有益的关键,随着排气压力(7~10 MPa)变化,气冷器CO_2出口温度(30~55℃)存在一转换温度,只有当出口温度小于转换温度时才有助于提升COPh。同时为了保证系统的安全与运转正常,气冷器CO_2出口温度在低于安全值(57℃)的前提下,还应不超过其转换温度。本文进一步研究了增加回热器对提升SEC的热力性能的效果,结果表明,在气冷器CO_2出口温度大于31℃时在SEC系统中加入回热器可以有效提升热泵系统的制热性能。

    2022年12期 v.50;No.606 93-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1620K]
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