摘要：氢气透平膨胀机是大型氢液化器中核心部件之一,为探究其性能,设计了一套专门针对常温至液氢温区工作的低温氢气透平膨胀机实验系统。系统设计的核心目标是实现氢液化设备中的膨胀制冷流程,并对氢气透平膨胀机的热力性能和机械性能进行测试与分析。热力性能测试内容包括绝热效率、实际制冷量和膨胀比,用来评估氢透平膨胀机的性能。机械性能测试内容包括连续免维护运行时间和启停次数,用来评估氢透平膨胀机的可靠性以及使用寿命。此外,对测试过程中可能出现的误差进行了分析。本实验系统为低温氢气透平膨胀机的性能评估提供测试平台,从而掌握低温氢气透平膨胀机的关键技术参数,并在此基础上优化设计,进一步提高氢气透平膨胀机组以及氢液化流程的性能。

摘要：透平膨胀机应用的小孔节流式静压气体轴承的本质是动静压混合气体轴承,这里将动静压混合气体轴承作为研究对象,从动压轴承和静压轴承角度分别研究其工作原理和静态特性。混合气体轴承中气膜压力分布是求解轴承静态特性的关键,采用有限差分法(FDM)对含有气膜压力的Reynolds方程通过MTLAB编写的程序进行求解,分析混合轴承的工作原理并计算其静态特性。对比分析偏心率、转速、长径比和供气压力等因素对动压轴承和静压轴承静态特性的影响。结果表明:增大偏心率、提高转速、增大供气压力,采用轴承大长径比均可以提高动静压混合气体轴承的承载力;增大偏心率和提高转速,可增大气膜刚度,降低转子姿态角,提高转子稳定性。

摘要：针对某液化装置用一级透平膨胀机进行一维热力参数设计计算并使用商业软件ANSYS进行三维数值模拟的校核。计算表明,一维设计所得结果具有一定准确性。三维校核过程中,分别使用理想气体、PR方程以及He Pak三种不同的氦气体工质物性库,三者对工质密度计算的数据存在较大差别,且压力越大差别越大;喷嘴叶片表面压力分布差别较小,温度分布差别较大;工作轮叶片表面压力分布在前缘处有一定差别,尾缘处变化曲线基本重合,温度分布同样差别较大。此次模拟校核表明,理想气体物性库与实际气体物性库的结果存在一定偏差,故对于小型低温透平膨胀机而言,即便温区在20K以上,也应使用实际气体物性库对其进行数值模拟。

摘要：通过计算机程序实现10 k W@20 K的大型氦制冷机的热力学过程,在此基础上分析了流程中压缩机和透平膨胀机入口压力对系统制冷系数和效率的影响。同时与Matlab编写的遗传算法接口相连交互数据,从而实现针对该制冷机热力学参数的优化。选取制冷量和系统效率的加权值为优化目标,压缩机和透平膨胀机入口压力为待优化参数,通过遗传算法(GA)的优化计算得到了稳定的最优解,表明遗传算法在优化大型制冷系统过程中可以快速高效搜索到满足目标要求的全局最优解。

摘要：随着低温透平膨胀制冷机制冷量的不断增加,对整机的性能不断提出更高的要求,然而,对制动端的关注仍然很低,制动端中制动叶轮是核心部件,制动叶轮的性能提升可以使整机性能提升。对制动叶轮进行优化,使用了两种优化策略,策略一对子午流面和叶型依次进行优化,策略二对子午流面和叶型同时进行优化,两种优化策略都始终以制动功率为约束,经过多次优化,得到优化结果。与原始模型对比,优化模型气动性能显著改善,使用策略一效率提升10.61%,使用策略二效率提升10.14%,工作范围均显著扩大。分析表明,相比原始模型,优化模型泄露损失、回流损失、尾迹掺混等显著减少,不同策略优化的结果也略有不同。

摘要：【目的】设计日光温室主动蓄放热冠层增温系统(Active heat storage-release system for canopy warming,AHSCW)并进行实地试验,分析该系统对番茄冠层的增温效果,为进一步探讨主动蓄放热热能的高效应用方式和作物局部增温系统的设计提供参考。【方法】在第六代主动蓄放热系统基础上设计AHSCW,以太阳能为热源,白天通过水循环将太阳能以热能的形式收集于蓄热水池内,夜间通过冠层增温管道释放热量,对番茄冠层进行局部增温。以使用AHSCW的日光温室为试验温室,未加温的日光温室为对照温室,通过测定太阳辐射强度、番茄冠层空气温度、水温及水泵耗电量参数及不同时期番茄的株高、茎粗和产量,对系统的增温效果进行测试与分析。【结果】白天AHSCW的蓄热量为166~194 MJ,夜间放热量为129~142 MJ,能量利用效率为67%~86%;该系统能够提高番茄冠层区域气温1.4~3.0℃;AHSCW温室果实产量为1.14 kg/m^2,是对照温室(0.64 kg/m^2)的1.77倍。【结论】AHSCW可以明显提高番茄冠层气温,保证番茄的越冬生产,促进番茄生长,增加其产量并可使果实提前成熟上市。