摘要：为降低径向流吸附器高度对均布的影响,提出了径向流吸附器的分层并联设计方法,并建立了径向流分层并联吸附器的数值计算模型。应用计算流体力学方法对分层并联式径向流吸附器中流体在床层内的流场进行了数值模拟计算,并在相同条件下与增高改进后的径向流吸附器的流场分布进行对比。结果表明,分层并联设计方法的均匀度相比于增高方法的均匀度提高了80%,有效清除了径向流吸附器过高对床层内流体均布的负面影响,且对分层并联径向流吸附器上部单元床层厚度进一步优化,达到了上下单元同时穿透的目的。

摘要：大量LNG溢出蒸发后将形成低温云团,对风向下游地面人员可能造成冻伤、燃烧以及缺氧窒息等危险。基于计算流体力学方法,构建了深低温两相多组分流动的Navier-Stokes方程以及湍流封闭方程,考虑了空气中水蒸气由于温度降低到饱和温度以下而相变传质过程。由于气相中氧气等非液化气体的存在,修正了计算水蒸气相变率的Hertz-Knudsen方程。详细给出了计算过程边界条件设置,评估了地球自转引起的科里奥利力影响特性。数值模拟了美国LLNL完成的Burro系列LNG排放羽流实验,发现考虑水蒸气相变的计算结果,相比于未考虑水蒸气相变的计算,更接近实验结果。研究结果对LNG接收终端等安全环境评估及设计有指导意义。

摘要：博物馆文物保存过程中相对湿度对文物的影响尤其重要,因此针对目前小型展柜广泛采用的半导体制冷存在制冷量小的缺点,结合斯特林制冷机制冷量大、寿命长、安全可靠等优点,设计并搭建了一台基于斯特林制冷的文物恒湿展柜装置,实现对微环境中相对湿度的精确调节。将斯特林制冷机的冷头置于优化设计的水槽中用于控制水温,采用空气与水直接接触的方式控制展柜内空气湿度。结果表明:使用散热片以及小型循环水泵可以大幅提升冷头与水之间的换热效率;合理的风机控制策略可以有效提升展柜湿度调节速度,维持湿度稳定,降低系统能耗;展柜内的相对湿度在45.0%~65.0%之间连续可调,并能保持稳定。

摘要：搭建了气泡泵输送性能实验装置,对提升管管径为6、8、12mm的气泡泵输送不同R134a/R23-DMF浓度溶液的性能进行实验研究。结果表明,在相同制冷剂浓度情况下,三种管径气泡泵的气相流量随着输入功率的增加均呈线性增加趋势,液气比随着气相流量的增加均呈现反向趋势,发生温度随着输入功率增加而线性升高,而输入功率对于系统压力的影响较小。在不同制冷剂浓度情况下,R134a/R23浓度对液气比的影响不明显,但对系统压力影响很大,R134a/R23浓度的增加使得发生温度有微小的升高。8 mm管径气泡泵液气比和稀溶液流量变化幅度居中,而气相流量变化范围最宽,发生温度最低,比较适合用于扩散吸收制冷系统。这些实验结果对扩散吸收制冷系统的气泡泵设计具有重要参考价值。

摘要：为实现空分纯化系统污氮气余热的回收再利用,设计了一种采用相变储热器的新型空分纯化系统,同时提出了相应的相变储热器设计方法。首先,对空分纯化系统进行数据采集,并通过回归获得污氮气温度、流量等参数的特性函数。随后,建立了非稳态变温热源下的相变储热器动态数学模型,并推导相变材料在污氮气特性函数作用下的温度通用表达式。其次,以储、放热整体循环的最大放热量为目标函数,采用微分进化算法优化储热器内相变材料熔化温度、质量等关键参数。最后,通过穷举计算了单、双级相变储热器中相变温度与余热利用率之间的关系。计算结果表明,对于单级相变储热器,最佳的相变温度为59.67℃,最大余热利用率约为0.41;对于双级相变储热器,第一级和第二级的最佳相变温度分别为73.68℃和46.04℃,最大余热利用率约为0.52。本研究为提升空分纯化系统能效奠定了理论基础。

摘要：高效的行波热声发动机要求回热器处在接近行波和高声阻抗的声场。为此,本文拟采用阻性管进行调相,设计了一台单级环路行波热声发动机,分别以He,N2和CO2为工质,对该热声发动机的起振特性和稳态运行工况进行了系统的实验研究。结果表明,安装阻性管后,单级环路行波热声发动机的起振温度可以被降低300℃以上,最低起振温度仅为55C(工质为CO2,平均压力为2.35 MPa)。此外,系统可以在200℃以下的加热温度达到比较可观的压比。可见,阻性管可以作为环路行波热声发动机的一种有效调相方式,本文所提出的热声发动机系统具有利用低品位热源驱动的潜力。

摘要：设计并搭建了一台三级行波热声发动机,并基于线性热声理论和实验研究分析了该热声发动机的声场特性。结果表明:理论计算中各级加热功率相同时,发动机声场对称;而实验中加热功率相同时声场存在不一致性,需要输入特定的加热功率来控制三级加热温度基本相同,从而保证三级声场基本对称,此时相邻两级对应位置的压力相位差在120°±10°范围内;随着充气压力和加热温度的升高,系统工作频率略有升高,变化不显著,系统压力振幅和压比则增大明显。以氮气和氦气为工质时,工作频率分别在20 Hz和55 Hz左右;实验中压比分别达到了1.28和1.18。

摘要：甲烷+硫化氢(CH_(4)+H_(2)S)体系汽液平衡(VLE)数据对酸性天然气脱硫具有重要意义,直接影响天然气脱硫的工艺设计。为了比较不同超额吉布斯自由能-状态方程(GE-EoS)模型在再现甲烷-硫化氢体系相行为时的准确性,采用PR方程,从不同参考压力系下进行考虑,选择了Huron-Vidal(HV)、modified Huron-Vidal one-order(MHV1)、linear combination of Vidal and Michelson(LCVM)三种混合法则搭配Wilson、NRTL、UNIQUAC三种活度系数模型所组成9种GE-EoS模型,且将van der waals模型作为对比模型,探究了不同模型对二元混合物CH_(4)+H_(2)S的VLE数据的关联与预测上的表现,推荐PR+MHV1+UNIQUAC模型结合温度关联函数A+B×ln T来关联或预测二元混合物CH_(4)+H_(2)S在温度为273 K以下时的汽液相平衡相行为,为天然气脱硫工艺提供有效的参考。

摘要：热声热机是一种具有高可靠性和环保特性的无运动部件热机。研究对象是一种环路行波热声发动机驱动的热声制冷机,由一个热声发动机单元和一个热声制冷机单元串联成环路组成。高效的行波热声系统要求回热器处在高声阻抗和接近行波的声场中。由于在环路系统中,声场对声阻抗的变化极为敏感,系统中两个回热器的安装位置会极大影响回热器处的声场。为了研究热声核安装位置对系统性能的影响情况,利用DeltaEC对该系统进行了数值模拟,分析了两个热声核在不同安装位置时系统的总能效系数、发动机单元的效率、制冷机单元的能效系数以及两个回热器的平均相位差和声阻抗等。根据计算结果,当制冷机单元回热器沿声功传输方向距发动机单元回热器的距离与环路总长的比值为0.24时,系统可达到最大总能效系数0.45,对应的相对卡诺能效系数是0.13。当该比值的范围在0.21~0.26时,两个回热器的平均声阻抗较大,使系统的总体性能较优。当该比值大于0.26或小于0.21时,制冷机单元回热器和发动机单元回热器的性能都会恶化,造成了系统整体性能的不佳。

摘要：为了减小冷却磁共振成像(MRI)低温超导磁体的资源消耗和经济成本,设计可快速冷却室温磁体至60 K以下的系统,并通过建立数学物理模型进行数值模拟,对系统进行优化设计和深入分析.系统以自主研发的大冷量单级斯特林制冷机为冷源,包括低温风机、低温调控阀和氦气罐等组成部分.研究表明,优化系统运行参数可以显著提高冷却性能,其中系统内氦气的压力和流速尤为关键,因为两者能够显著影响压降与换热,进而影响冷却时间以及磁体最终所能达到的冷却温度.此外,当前斯特林制冷机的冷端换热器性能尚有提升空间.通过参数优化,系统在氦气压力为0.3 MPa、流速为13 m/s时能够达到较快的冷却速率,可在73.5 h内将质量为2 t的室温超导磁体冷却至60 K以下,有潜力在实际应用中实现MRI低温超导磁体的低能耗高效冷却.