氦透平膨胀机相似模化方法分析与实验验证

由于氦透平膨胀机在设计工况下进行低温性能测试的实验平台和配套设施很难满足要求，且低温工况较难达到，因此通常用膨胀机在空气中的实验来检验其性能，并通过相似模化方法得到膨胀机低温下的性能。通过分析工质在透平膨胀机中的流动及能量转化过程，发现特性比U₁/C_S、膨胀比P₁/P₂、马赫数Ma、雷诺数Re是影响膨胀机性能的关键参数。结合相似理论，以透平膨胀机变工况性能预测程序计算结果为依据，筛选出了以U₁/C_S为第一相似准则，以Ma、k^-1·Ma^-2、Ma·k^-1、k·Ma²作为第二相似准则的四组相似准则数。以流体动力学计算结果为依据，从四组相似准则中选择出了模化误差最小的相似准则，即U₁/C_S与Ma·k^-1组合。结果表明：相似模化前后氦气与空气透平膨胀机间等熵效率的最大误差在±1.4%以内，且在内部流场预测(马赫数...     

应用于透平机械的相似模化方法评述

为解决氦透平膨胀机的相似模化试验问题，本文首先总结了以往选取透平机械相似准则的方法，进而对这些选取相似准则组织透平机械模化试验的各种方法进行了评论，其中重点评术透平机械中应用具有不同绝热指数的工质进行模化试验的多种方法，为研究以空气代替氦气进行氦透平膨胀机性能试验的问题奠定了基础。     

透平膨胀机使用同种工质时的决定性相似准则

在自行开发的以一元流动理论为基础的透平膨胀机性能预测方法的基础上，经过推导，获得了透平膨胀机使用同种工质时的决定性相似准则，即特性比、膨胀比及叶轮进口圆周马赫数中的任意两个，为组织同种工质的模化试验，也为进一步研究透平膨胀机使用不同种工质时决定性相似准则的选取奠定了基础。     

透平膨胀机使用同种工质的决定性相似准则

在自行开发的以一元流动理论为基础的透平膨胀机性能预测方法的基础上，经过推导，获得了透平膨胀机使用同种工质时的决定性相似准则，即特性比，膨胀比及叶轮进圆周马赫数中的任意两个，为组织同种工质的模化试验，也为进一步研究透平膨胀机使用不同种工质时决定性相似准则的选取奠定了基础。     

新型氦气体轴承透平膨胀机的研制

着重介绍所开发的新型氦气体轴承透平膨胀机的主要设计参数及关键部件的结构，该氦气体轴承透平膨胀机用于空间环境模拟的氦制冷系统，在设计中，利用多目标优化程序获得了较好的热力性能及较高的失稳转速，同时还开展了不同工质的相似模化研究，以便更好地预测氦透平膨胀机的热力性能，为了测试透平膨胀机的热力性能及机械性能，进行了多次的常温空气试车及液氮级温度低温试车，试验结果及现场实际车结果表明氦气体轴承透平膨胀机具有优异的热力性能及机械性能，满足了神舟号飞船发射前的热真空试验要求。     

部分失速工况下轴流压气机转子受力特性的研究

首次将轴流压气机的受力特性与工况相结合,分析压气机转子的速度变化和受力特性。首先从理论角度阐述了轴流压气机的失速原理及过程,然后对压气机在正常运行工况和部分失速工况下的受力表达式进行理论推导,通过仿真得出轴流压气机在部分失速工况下的受力特性,最后将仿真结果与理论推导部分相对比。论文通过仿真验证了理论分析的可行性,并得出了失速工况下轴流压气机的速度变化与受力特性,为后续转子的振动分析以及转子的结构优化设计提供有益参考。     

锯齿型翅片内不同温区氦气流动与传热性能对比及节距对翅片性能影响的研究

为分析板翅式换热器在低温工况下的流动换热性能与常温工况下的差异和翅片节距对其性能影响,建立氦气在锯齿翅片通道内流动与传热的数值模型,开展数值模拟分析。结果表明：低温氦气在锯齿型翅片通道内的传热性能优于常温氦气。在氦气入口温度为20 K时,j因子比300 K时提升1.1%～55.9%,比77 K时提升0.41%～13.01%;在氦气入口温度为77 K时,j因子比300 K时提升0.53%～38.47%。低温氦气在锯齿型翅片通道内的流动性能比常温氦气差。在氦气入口温度为20 K时,f因子比300 K时高16.84%～28.87%,比77 K时高3.98%～23.19%。翅片节距大小在不同温区下对翅片流动与传热性能均有显著影响。在不同温区下,j因子随着翅片节距增大而减小,f因子随着翅片节距减小而增大。低雷诺数时,JF因子随着翅片节距减小而增大,而高雷诺数时则出现相反的趋势。     

10MW高温气冷堆氦气透平循环的泄漏特性分析

为了分析高温气冷堆氦气透平循环中的气体泄漏对循环特性和循环部件的影响,通过理论推导建立了考虑泄漏情况的闭式布雷登循环的数学模型,并对不同泄漏模型进行了分析比较。分析表明,闭式布雷登循环的泄漏主要发生在高压压气机出口到透平入口处。而且,泄漏的发生改变了循环系统的质量流量和系统压力分布,使循环效率降低。以10MW高温气冷堆闭式氦气透平循环发电系统(HTR_10GT)为例,充装量调节时,实际泄漏模型下的泄漏量高于定泄漏系数模型,因此循环效率稍低于定泄漏系数模型。与不考虑泄漏时相比较,循环效率有2%左右幅度的降低;循环的总压比下降1%左右;而且压气机的压比和透平的膨胀比分别有0.5%和1%幅度的降低。     

滤饼洗涤在柠檬酸生产中的应用研究

在前人研究的基础上推导出不同洗涤率下多级逆流洗涤方程．再通过计算机计算模拟实际过程，并以柠檬酸生产中酸解过程硫酸钙悬浮液为物料进行过滤洗涤试验研究．并将计算值与之相比较，结果表明：试验值和计算值基本一致．该方法可用于其它相似过程．     

滤饼洗涤在柠檬酸生产中的应用研究

在前人研究的基础上推导出不同洗涤率下多级逆流洗涤方程，再通过计算机计算模拟实际过程，并以柠檬酸生产中酸解过程硫酸钙悬浮液为物料进行过滤洗涤试验研究，并将计算值与之相比较，结果表明；试验值和计算值基本一致，该方法可用于其它相似过程。     

制冷压缩机输气量调节方法探讨

制冷压缩机是制冷系统的关键部件之一,它工作性能的好坏直接决定了制冷系统能耗的高低。对于运行中的制冷系统,外界负荷的变化要求压缩机的产冷量也要随之调节,以保证供需平衡,同时也节省了能量。分析了改变压缩机制冷量的各种输气量调节方法,对于不同类型的压缩机,应用在不同场合时,其选择输气量的调节方式是不同的,尤其对于能耗较大的冷冻和空调用冷场合。正确选择压缩机输气量的调节方法对于降低系统的能耗和提高系统的使用寿命是非常重要的。     

Maximum practical efficiency of helium temperature refrigerators

An ideal refrigerator using a perfect gas working fluid is defined which gives the efficiency of a refrigerator as a function of compressor and expander efficiency, heat exchanger temperature difference, and heat exchanger pressure drop. Although not suited to detailed hardware design, this approach clearly relates the overall cycle efficiency to component efficiencies. In contrast, computer studies of specific cycles using real fluid properties are usually such that the details tend to overshadow major trends. The results of the study show that in an efficient cycle the major losses are in the compressor and the cold and expansion device. For current compressor and expander efficiencies the maximum practical helium temperature refrigerator efficiency is about 37% of Carnot.     

高温气冷堆能量转换气轮机基本特性的研究

高温气冷堆气轮机循环被认为是将来核能发电领域中最有潜力的方案之一。本文试图将高温堆气轮机循环中各种循环方案总结归纳为几种典型的循环,再将这几种典型循环从理论上抽象为氦气、氮气和空气布雷登循环并进行优化。然后针对这三种循环中的气轮机从热力学和气体动力学角度进行广泛的研究,得出氦气、氮气和空气气轮机的基本特性。     

转子压缩机与涡旋压缩机的对比与发展

空气源热泵压缩机的性能是适合不同气候条件的热泵的关键。本文回顾了转子与涡旋压缩机的发展历程,早期房间空调器用压缩机为活塞式,后期出现了转子压缩机和涡旋压缩机,压缩机效率得以提升。转子式压缩机和涡旋式压缩机均向适应低环境温度工况的方向发展。介绍了影响这两种压缩机发展的关键技术,改进电机与压缩机的结构来提升压缩机效率,通过变压比、喷气增焓、部分负荷下调节等技术,提升了压缩机系统性能系数COP与综合部分负荷性能系数IPLV(H)。采用直流电机替代交流电机,可提高两种压缩机的电机效率和频率调节范围。通过对涡旋压缩机进行不对称涡旋盘设计,可减小噪音与泄漏量;对转子压缩机的双转子进行对称布置,增大了压缩机的容量。带排气阀的涡旋压缩机可在一定程度上实现变压缩比,而转子式压缩机有排气阀,在变工况方面具有明显的优势。两种压缩机均可采用喷气增焓技术,实现热泵低环境温度较大的压缩比。     

基于(火用)分析的内可逆简单空气制冷循环性能优化

基于(火用)分析的观点,运用有限时间热力学方法分析恒温热源内可逆简单空气制冷循环的特性,导出制冷率、生态学目标函数和(火用)效率与压缩机压比等主要影响参数的解析式,以相应的数值计算分析压缩机压比、高低温侧换热器热导率分配对循环性能优化的影响特点,并把生态学优化目标、(火用)效率优化目标和传统的制冷率优化目标进行综合比较.所得结果对工程制冷系统设计具有一定的指导意义.     

基于yong分析的内可逆简单空气制冷循环性能优化

基于yong分析的观点，运用有限时间热力学方法分析恒温热源内可逆简单空气制冷循环的特性，导出制冷率、生态学目标函数和yong效率与压缩机压比等主要影响参数的解析式，以相应的数值计算分析压缩机压比、高低温侧换热器热导率分配对循环性能优化的影响特点，并把生态学优化目标、yong效率优化目标和传统的制冷率优化目标进行综合比较。所得结果对工程制冷系统设计具有一定的指导意义。     

热泵工况下滚动转子式压缩机试验研究

首先对小型全封闭滚动转子式压缩机用于热泵型房间空调器的优越性进行了探讨,给出了热泵工况下压缩机的理想工作温度范围及热泵型空调压缩机气液分离器设计原则,并对依据该原则设计的不同容量样机进行了试验,对试验结果进行了处理分析。结果表明,滚动转子式压缩机能够在恶劣工况下长期安全、可靠、高效地运行,是理想的热泵空调主机。     

Applications and control of air conditioning systems using rapid cycling to modulate capacity

Rapid cycling the compressor of an air conditioning or refrigeration system can be used to modulate capacity, thus offering an alternative to a variable speed compressor. This paper explores design tradeoffs to optimize rapid cycling performance based on experimental results using two different evaporators and changing other components of an air conditioning system. Rapid cycling has inherent compressor lift penalties associated with larger mass flow rates, which need to be minimized. Preventing dryout (superheating) in the evaporator during the off cycle, a major penalty as cycles are lengthened, is also important. Evaporator dryout is minimized by increasing the refrigerant side area and reducing off cycle drainage. Combining a flash gas bypass with a suction line heat exchanger was found to maximize performance during the off cycle while allowing increased cycle lengths without incurring major penalties.