漂移流模型用于毛细管两相流数值计算

毛细管作为家用空调器、电冰箱的节流元件，因为不能随制冷系统负荷变化而调节流量，所以设计毛细管合理参数至关重要。今将整个毛细管内的流动分为过冷液体区和气液两相区两个过程，建立了毛细管内制冷剂两相流动的漂移流模型；这一模型考虑了各相平均速度之间的差异，克服了以往均相流动模型的缺点。进一步考虑两相间相对运动和空隙率及流速沿截面的分布规律，对毛细管长度进行了数值计算。编制了毛细管长度计算的应用程序，并将数值计算结果与文献中的实验数据进行了分析比较，其误差在工程设计的允许范围之内。     

聚合物振动挤出过程中熔体应力与应变关系的研究

在恒速型毛细管动态流变实验装置上对LDPE熔体进行动态挤出实验，在线测量了毛细管瞬时入口压力、柱塞杆振动位移、振动位移与毛细管入口压力波形的相位差；然后对上述动态流变数据进行时域分析和频域分析，分别得到振动力场下LDPE熔体的入口压力脉动量与体积流量脉动量之间的关系曲线、LDPE熔体在毛细管壁处剪切应力与剪切速率之间的关系曲线、以及入口压力脉动量与体积流量脉动量的比值随毛细管挤出流率Q的变化曲线。     

电子膨胀阀壅塞特性与冷凝压力的关系

以新型环保制冷剂R410A为工质,实验研究了电子膨胀阀的流量随冷凝压力的变化规律。在不同的给定工况下,包括不同入口温度、过冷度和蒸发压力,分别进行一系列变冷凝压力的流量特性实验,对不同实验的结果中表现出的流量特性进行了综合对比分析,发现了电子膨胀阀内制冷剂壅塞时表现出的新特征,即增大阀前的冷凝压力与降低阀后的出口背压一样都能促发壅塞,并且两种不同壅塞促发条件造成的壅塞流量特性是一致的。在实验研究的基础上,对变冷凝压力流量特性进行了分析和总结,为制冷系统的匹配设计和运行特性的研究提供了膨胀阀相关的流量特性依据。     

介质黏度对离心泵性能的影响

为了获得介质黏度对离心泵性能的影响规律,采用CFD方法对输送3种不同黏度介质的同一台离心泵进行了数值模拟.外特性结果分析表明,清水介质下扬程及效率实验和模拟结果之间的偏差随流量的增大而减小;不同黏度介质下离心泵的外特性曲线的趋势基本一致,即随着介质黏度的增大,效率下降,扬程减小,功率增大;不同黏度下功率换算系数Kp>1,流量换算系数Kq<1,扬程换算系数Kh<1,效率换算系数Kη<1.泵内部静压分析表明,随着介质黏度增大,泵进出口压差减小,泵内流动损失增大.     

非共沸混合工质R32/R134a在水平微翅管内流动沸腾特性

对非共沸混合工质R32/R134a在5种水平微翅管内的流动沸腾特性进行了实验研究,获得了传热系数随质量流量、热通量及干度的变化关系,并对各种工况下的换热机理进行了分析和讨论.同时,对R22和R32/R134a在微翅管与光管内水平流动沸腾传热系数进行了比较.     

涡流二极管泵内部流动瞬态特性的大涡模拟

为了研究涡流二极管泵的瞬态特性,采用大涡模拟的方法对泵的瞬态流动过程进行了数值模拟.计算中发现了"单胞涡"现象并记录了"单胞涡"的产生、发展等过程,最后将模拟结果与文献的实验数据进行了对比.结果表明:模拟结果与实验数据吻合良好;泵内的旋转流动具有明显的单胞涡特征,不同于水力旋流器;流量变化曲线的诸拐点与"单胞涡"的各演化阶段具有良好的对应,说明泵体内流量变化的原因主要是由流场中存在的"单胞涡"的变化所引起,当"单胞涡"发展至稳定阶段时,泵内流量变化也趋于稳定.     

周期性扩缩微通道接触冷凝流动及传热特性

为了研究各参数对微通道流动及传热特性的影响,以水和水蒸气为工质,对周期性扩缩微通道接触冷凝流动及传热特性进行了实验研究.实验结果表明:周期性扩缩微通道内的主要流动形式为弹状流,在蒸气量不变的情况下,改变液相流量对流型的影响不大.由于周期性扩缩微通道能够有效打破流体的边界层,与直通道相比周期性扩缩微通道对传热有较大的强化...     

不同截面形状微肋片内流动阻力特性

以去离子水为工质,实验研究了横截面形状为圆形、椭圆及菱形的叉排微肋片组成的流道内的流动阻力特性。结果表明,3种形状肋片流道内压降随流量增大而增大。受微/小尺度下层流边界层的影响,流量较低时微肋形状对流动影响较弱,椭圆形肋片与菱形肋片内压降几乎相同,而圆形截面肋片内由于流动距离较长导致流动阻力最大;当流量较大时,椭圆形肋片内压降最小。Re较小时,长短轴一致的菱形肋片内的流动阻力系数f比椭圆形肋片略低,但在Re较高时,椭圆形肋片内的f值仍然最低。研究还表明,在现有各种关联式中,只有菱形微肋片关联计算值与本实验值较吻合。     

不同截面形状微肋片内流动阻力特性

以去离子水为工质,实验研究了横截面形状为圆形、椭圆及菱形的叉排微肋片组成的流道内的流动阻力特性。结果表明,3种形状肋片流道内压降随流量增大而增大。受微/小尺度下层流边界层的影响,流量较低时微肋形状对流动影响较弱,椭圆形肋片与菱形肋片内压降几乎相同,而圆形截面肋片内由于流动距离较长导致流动阻力最大;当流量较大时,椭圆形肋片内压降最小。Re较小时,长短轴一致的菱形肋片内的流动阻力系数f比椭圆形肋片略低,但在Re较高时,椭圆形肋片内的f值仍然最低。研究还表明,在现有各种关联式中,只有菱形微肋片关联计算值与本实验值较吻合。     

高粘度物料滤饼沟流的形成与特征

描述和分析了滤饼横向沟流和纵向大毛细管的形成和发展特征,横向沟流以毛细管入口处结构剪切破坏为基本特征,而纵向大毛细管的形成及进一步扩大,对过滤质量立即产生破坏性影响。滤饼二端的压差与流量过大或剧烈波动是这 2种特殊现象的根本原因。通过对毛细管中非牛顿流动分析,滤饼二端压差与流量的乘积与毛细管内的剪切应力、剪切速率的关系得到初步明确。     

二氧化碳微通道气体冷却器的数值仿真与性能优化

建立了跨临界CO₂制冷系统中微通道气体冷却器模型,对管内CO₂和空气侧的流动和换热进行了数值仿真.比较了多种工况下的仿真结果与实验数据,验证了该模型正确性;并运用该模型分析了各种参数下的气体冷却器的性能,可用于指导优化设计.     

高温气体与过冷液直接接触凝结制冷循环的性能分析

提出制冷压缩机排出的高温高压制冷剂气体与制冷剂过冷液体直接接触凝结换热的新型制冷循环,结合自然工质氨的热力特性,分析直接接触凝结制冷循环的热力性能,并与常规双级压缩和单级压缩制冷循环的性能进行对比,得出：随着主循环饱和液温度的升高,直接接触凝结制冷循环的性能系数先增大后减小存在最大值,冷凝器散热量先减小后增大存在最小值,流过蒸发器的制冷剂质量流量逐渐增大。在相同蒸发温度和冷凝温度下,当过冷液体的过冷度为20℃时,较常规双级压缩制冷循环,直接接触凝结制冷循环的性能系数提高4.92%,冷凝器散热量减少6.65%,蒸发器的制冷剂质量流量减少7.2%～7.9%;当过冷液体的过冷度为5℃时,较常规单级压缩制冷循环,直接接触凝结制冷循环的性能系数提高6.52%,冷凝器散热量减少3.32%,蒸发器的制冷剂质量流量减少8.58%～8.91%。结果表明氨直接接触凝结制冷循环较常规制冷循环具有明显的优势。     

R600a/矿物油的黏度和密度

利用振动弦黏度/密度实验测量系统对R600a/SUNISO 3GS矿物油混合物5种配比(R600a质量分数为100%、95%、90%、85%、80%)下的黏度和密度进行了实验研究,温度范围为253～333 K。实验系统黏度和密度测量的不确定度分别为±2%和±0.2%,温度测量的不确定度小于±10 mK。在获得实验数据的基础上得到了黏度和密度的关联式。黏度实验数据与方程计算值的最大绝对偏差和平均绝对偏差分别为5.73%和1.75%,密度实验数据与方程计算值的最大绝对偏差和平均绝对偏差分别为0.23%和0.07%。为实际制冷系统的优化设计提供了更为可靠的热物性数据。     

自动复叠制冷系统压力特性

针对自复叠制冷系统开机初期排气压力和排气温度过高的问题,以三级自动复叠制冷装置为研究对象,设计了一种压力调节和控制系统,主要包括缓冲器、膨胀容器、压力控制阀和管路等。缓冲器具有缓和高压气体对设备的冲击和降压稳压作用;膨胀容器具有收纳和贮存制冷工质的作用。缓冲器中引出一个旁通支路,通过电磁阀和膨胀容器后实现高低压旁通;两个相分离器上部各引出一个气体支路,通过手动球阀和流量计并联旁通到膨胀容器,对压缩机的排气压力和排气温度进行有效控制和调节。通过实验研究,具有旁通的冷柜系统启动初期降温速度加快,能够快速冷却制冷工质。通过压力控制阀对系统的旁通量进行调节,从而控制系统的压力和温度在合理的范围内,避免压力控制装置强制停机。     

三元制冷系统分析

乙烯装置产品分离过程需要在低温下进行,为此需配置压缩制冷系统为深冷分离提供冷量。三元压缩制冷由于能提供温位连续的制冷曲线,与工艺物流降温曲线更好地匹配,相比传统的复叠制冷具有热力学效率高、制冷能耗低的特点。为了分析三元压缩制冷的节能潜力,本文对某乙烯装置的三元制冷系统进行了(火用)分析。从(火用)总复合曲线(EGCC)图的分析可以得出该系统三元冷剂配置是比较合理的,(火用)损失较小。将该制冷系统划分为换热器、压缩机、节流阀、闪蒸罐等子系统,并分别计算了各子系统的(火用)损失。三元制冷系统的(火用)损失总计为24238.1kW,90%(火用)损失集中在换热器和压缩机两个子系统。然后将(火用)损失分为可避免的和不可避免的(火用)损失两类,其中不可避免的(火用)损失为13539.9kW,可避免的(火用)损失为10698.2kW,最后指出节能重点应该放在降低可避免的(火用)损失。     

乙烯深冷分离中变温冷却过程制冷系统的设计与优化

根据乙烯装置中的用冷需求,将乙烯装置的深冷分离过程分为变温冷却过程和定温冷凝过程,变温冷却过程指的是裂解气的预冷过程,定温冷凝过程指的是乙烯装置中各塔塔顶冷凝器中的换热;分析了乙烯-丙烯复叠制冷系统的换热集成曲线,可知在裂解气的预冷阶段,冷热物流换热温差大。提出一种组合制冷系统,它集成了纯工质复叠制冷和混合冷剂制冷,其中的多元混合冷剂制冷系统为乙烯深冷分离的变温换热过程提供冷量。并用Aspen Plus软件对混合冷剂系统进行建模,使用遗传算法优化,优化结果表明在替代原制冷系统6895.5 kW冷量负荷的情况下,功耗降低521.6 kW,节能14.7%。     

三元混合制冷工质变组成容量控制空调

通过对三元混合工质制冷剂R407C分馏特性的分析,提出了一种采用组成调节装置的容量控制空调系统,并对其变组成容量控制的制冷循环特性进行了理论分析,预测了各种变组成情况下空调系统的调节性能和节能潜力.利用建立的变组成容量控制型单元式空调系统,测试了不同组成下的三元混合制冷剂的空调系统性能.根据实验测试结果,验证了在相同流量工况下,通过改变循环工质的组成来改变空调系统的制冷量的技术可行性,通过增减容量过程中能效比基本保持不变的性质揭示了该技术的节能特性.     

Thermodynamic analysis of absorption refrigeration cycles using ionic liquid + supercritical CO2 pairs

Absorption refrigerators are alternative systems to conventional compression cycles in which the energy necessary for the refrigeration is provided by heating instead of mechanical power. Commercial absorption refrigerators use two absorbent/refrigerant pairs: NH₃-H₂O and H₂O-LiBr. These systems have some limitations due to the difficulty of separating absorbent and refrigerant, the narrow refrigeration temperature range, or the possibility of corrosion and salt deposition. The application of ionic liquids as absorbents with supercritical carbon dioxide as refrigerant can solve some of these problems because separation of ionic liquid from CO₂ is easy due to the negligible vapor pressure of ionic liquids. In this work, suitable ionic liquids-CO₂ pairs have been selected considering their phase equilibrium properties, calculated with the Group-Contribution equation of state developed by Skjold-Jørgensen. The energetic efficiency of the process with ionic liquids has been estimated by calculation of the Coefficient of Performance (COP) of the process. It has been found that the process with ionic liquids has a lower COP than conventional NH₃-H₂O systems due to the necessity of operating with a higher solution flowrate. Nevertheless, near-optimum performance is obtained in a wide range of process conditions.     

乙烯分离与复叠制冷系统用能的综合优化

乙烯装置的分离过程要在低温下进行,由乙烯制冷系统提供所需冷量。乙烯制冷系统为封闭式循环,独立于分离单元之外。将乙烯分离单元与制冷系统同时优化,能有效提高装置用能效率。复叠式制冷级数是当前乙烯工业中使用最为广泛的制冷技术。本文针对乙烯分离过程和配套的复叠制冷系统,采用Aspen Hysys进行模拟并进行(火用)分析,发现系统主要的(火用)损失发生在换热与压缩两部分,其占总(火用)损失的83%,为节能的重点。进而通过夹点技术对冷剂配置进行分析,发现-56℃以上各温位的冷量配置不合理,远超过理论最小值,-56℃以下各温位的冷量基本达到理论最小值。提出了采用多股流换热器的换热网络理论设计方法,并对冷剂进行重新配置,该理论方案可以降低丙烯制冷压缩机约30%的功耗,并节约部分乙烯制冷压缩机功耗,显著降低了乙烯深冷分离能耗。