基于PV型旋风分离器的结构优化实验

设计了一种新型旋风分离器。相对于PV型旋风分离器,新型旋风分离器采用弧形导流板分隔进气的入口结构、分流型排气的出口结构、加长型的筒体和锥体的结构,有锥顶过渡段的灰斗结构,并匹配了合理的尺寸。为了验证新型分离器的性能,设计并搭建新型结构和基准PV型旋风分离器的冷模对比实验装置,在入口气速为14. 4～26. 1 m/s、入口含尘质量浓度为0. 01 kg/m~3时,同时测量2种分离器的效率和压降。对比实验结果表明:相对于基准PV型分离器,新型旋风分离器能够减小压降约32. 36%,同时保证新型分离器的效率与基准效率相当。     

多效旋风分离器压降的实验研究

为了有效提高新型多效旋风分离器对粒径为0.1~3μm颗粒的分离效率,获取该设备的阻力性能,采用实验方法研究该新型多效旋风分离器压降与进口气速的关系,并与Lapple型旋风分离器进行比较。结果表明:进口风速为5~30m/s时,主体直径为0.25m的多效旋风分离器总阻力系数为7.29,其中,一级和二级预分离螺旋管的阻力系数分别为1.04和1.73;主体的阻力系数为4.52。直径为0.25m的Lapple型旋风分离器的阻力系数为7.21。     

基于熵产法的旋风分离器排气管半径优化

为提高旋风分离器对细颗粒的捕集效率,对其排气管半径进行优化,利用RSM模型和DPM模型对缩口型排气管的旋风分离器进行模拟,确定其内部流场的能量分布状况,利用熵产理论对其湍动能、湍流熵产及壁面熵产进行分析。结果表明:随着缩口半径的减小,湍流熵产及壁面熵产更加集中在排气管及捕集口处,当缩口半径与排气管半径比值为0.6时,分离器有较高的分离效率,且熵产只有小幅度增加,分离器能耗变化较小。     

结构参数对小型旋风分离器分离性能的影响

采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM),计算不同结构尺寸下小型旋风分离器对微米级颗粒的分离性能。计算结果表明,小型旋风分离器排气管直径、排尘锥锥顶直径对除尘效率和压力降的影响显著,分离效率为50%时的临界粒径约为0.9μm。结果显示,此类小旋风分离器有望用于减少雾霾。     

顶灰环对旋风分离器分离特性的影响

针对旋风分离器顶部灰环逃逸现象,采取在升气管根部开孔直接导出顶灰环中颗粒的方法,以探究顸部灰环在环形空间的分布形态及粒径分布特性。实验在升气管圆周的8个位置分别开孔并试验,通过粗粉收率的变化判断顶灰环中颗粒的逃逸量,并分析了细粉中的粒径分布。发现顶灰环中颗粒逃逸的量是由于顶灰环在空间分布不均造成的,而且在空间的粒径含量和分布是一个动态平衡过程。实验数据袁明相对于升气管开孔前的收率下降了0．37％-5．5％,压降下降了20．1％-40％。最大效率可达97．47％,最低压降可达176．4Pa。     

入口顶部二次风对PV型旋风分离器性能的影响

提出一种进气口顶部、分离器顶板之下的新型二次风引入口,通过数值模拟和实验考察该二次风对PV型旋风分离器性能的影响。结果表明:引入该二次风后,分离器内气流切向速度增大,上行轴向速度和径向速度减小;二次风可有效抑制顶灰环产生,减小升气管短路流的粉尘量;引入进气口顶部二次风后,分离器的最大效率增加约2%,压降最大减少16.8%;总处理气量增加、压降减小,显示出明显的高效低阻特征。     

一种新型的旋风分离器

介绍了旋风除尘器的一种新的改进方法,即在旋风除尘器的排气管处加二次流,通过控制二次流的大小及进风方向,可以改变旋风分离器内部流场分布,从而减少上灰环和短路流的产生,提高旋风除尘器的分离效率,尤其是提高其对微细粉尘的分离能力。     

旋风分离器减阻杆对流场的影响

在研究发现旋风分离器减阻杆的基础上，研究了减阻杆对流场的影响，发现了减阻杆使切向速度分布趋于平缓，轴向速度上升峰值内移，径向上压力梯度减小，轴处中心区从逆压梯度变为顺压梯度等重要规律，从而为分析旋风分离器减振阻杆的减阻机理提供了依据。同时本文还首次发现旋风分离器入口附近有近２４％的短路流量，提出设法减小这部位短流流量是提高分离效率的一个研究方向。     

芯管半切旋风分离器的实验研究

基于相当成熟的PV型旋风分离器的流场分析,对芯管做简单的斜切处理,并充分考虑芯管切口方向和芯管插入深度对旋风分离器的分离效率和压降的影响,实验结果表明半切式芯管能够提高旋风分离器分离效率并降低其压力损失,可以用于高温条件下的除尘使用.     

不同侧向入口旋风分离器流场数值分析

利用雷诺应力模型(RSM)对直切单入口、直切双入口、斜切单入口、斜切双入口、斜切螺旋面单入口、斜切螺旋面双入口6种不同侧向入口旋风分离器内部气相流场进行了计算分析。结果表明:双入口结构旋风分离器内部压力场和速度场具有更好的对称性与稳定性;仅改变入口斜切角度对旋风分离器内部速度场和压力场的分布影响不大;当本文中6种分离器内部具有相近的切向速度径向分布时,斜切螺旋面入口结构分离器压力损失减少约25%,入口所需总压降低17%,处理相同气体量的能耗约下降17%;斜切螺旋面双入口(XS-L型)分离器是一种综合性能比较优的旋风分离器。     

Performance evaluation of industrial large-scale cyclone separator with novel vortex finder

This paper presents an experimental and numerical study on an industrial large-scale tangential-inlet cyclone separator with a novel and easy-to-implement vortex finder. The vortex finder was designed with slots on the side wall to improve cyclone performance. The collection efficiency, pressure drop, and interior flow field were analyzed. The proposed device provides an effective gas flow pathway and a coupled swirl-inertia separation mechanism, which eliminates short circuit flows under the bottom inlet of the slotted vortex finder to reduce the swirling intensity and minimize the flow instability in the separator. The pressure drop was reduced up to 27.9% compared to the conventional separator and the maximal increase in collection efficiency was 5.45%. The results presented here may provide a workable reference regarding the effects of vortex finders on improving flow fields and corresponding performance in industrial large-scale cyclone separators.     

Experimental investigation of the effects of threefold type Ranque-Hilsch vortex tube and six cascade type Ranque-Hilsch vortex tube on the performance of counter flow Ranque-Hilsch vortex tubes

In this study, performances of Ranque-Hilsh Vortex Tubes (RHVTs) were experimentally investigated under three different situations based on inlet pressure and the ratio of mass flow rate of the cold stream to the mass flow rate of the inlet stream (ξ). 1st situation is the conventional RHVT. 2nd situation is the threefold cascade type RHVT. Here three RHVTs were used. 3rd situation deals with the six cascade type RHVT. In this case, six RHVTs were used. When all the test results under P_i = 360 kPa and P_i = 400 kPa pressure conditions are compared, it is found that the best performance occurs at the 3rd situation. Moreover, the performance of the 3rd situation at P_i = 400 kPa pressure is higher than that at P_i = 360 kPa. Maximum values of ΔT and ξ are obtained as 67.6 °C and 0.9 for 3rd situation.     

热端管长度对涡流管性能影响的试验研究

涡流管具有结构简单、无运动部件、价格低廉、可靠性高等优点,但管内发生的能量转换却极为复杂。本文以压缩空气为工作介质,对涡流管能量分离特性进行试验研究,获得涡流管制冷、制热效应随热端管长度、冷端流率之间的关系。研究结果表明,热端管长度越长,六流道喷嘴涡流管的制冷、制热效应越好,获得最大制冷效应时的冷端流率越大。     

表面活性剂对炭素泡沫结构与性能的影响

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和Span-40表面活性剂为添加剂,AR沥青为原料,制备炭素泡沫材料,测定了材料的体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶结构参数,研究了添加表面活性剂后AR沥青的流变性能和炭素泡沫材料孔胞结构的变化.结果表明,表面活性剂使炭素泡沫的平均孔径变小,孔径分布趋于均匀,韧带的层片织构排列更为规整、致密.添加SDBS的炭素泡沫,孔壁较薄,开孔率较高,具有较低的体积密度(0.36 g/cm3)、较高的显气孔率(83.35%)、较小的层片间距d002(0.3366 nm)、较高的常温热导率(55.96 W/m·K)和比热导率(155.44(W/m·K)/(g/cm3)).添加span-40对炭素泡沫的体积密度、显气孔率和热导率的影响较小,但是使石墨化度提高,使其具有较高的压缩强度(2.39 MPa).     

激光测距系统中光学屏蔽膜系的研究

针对激光测距系统中光咱成像受电磁波干扰影响测量质量的问题，本文分析了比较了金属光学薄膜与ITO薄膜的光学屏蔽特性。采用磁控反应溅射的方法在关键光学零件表面制备了ITO膜，经过性能测试表明：ITO膜可以满足现代激光测距的光路屏蔽要求。     

纤维角度对变角度层合板减振性能的影响

自动铺丝技术可以实现复杂曲率曲线铺放,可极大提高角度设计的自由度。本文以改善复合材料层合板动态特性为目的,对变角度层合板的减振性能进行了研究分析。首先对不同角度变化变角度层合板进行自由衰减试验,研究了纤维角度变化与变角度层合板阻尼比的关系。然后对含相应角度变角度夹层板进行随机试验,研究了层合板随机激励条件下的振动响应,并采用共振峰处传递函数(Transition function,TF)和拾振点加速度总均方根(Root mean square,RMS)两种指标评价减振效果。结果表明:层合板阻尼比在纤维变化角度为±<45|60>时最大,纤维变化角度为±<73|88>时最小。基于RMS减振评价指标,±<45|60>夹层板较传统直线板减振性能提高27.13%;基于共振峰TF减振评价指标,纤维角度变化对不同共振峰减振效果规律差异明显。研究表明,变角度层合板减振性能明显优于传统直线层合板,相关实验结果将对变角度层合板减振设计及优化提供一定的参考意义。      

橡胶对水泥基材料干燥收缩性能的影响

为了考察橡胶增加水泥基材料干燥收缩量的机制,以橡胶水泥砂浆作为研究对象,采用毛细管张力理论分析了造成水泥砂浆干燥收缩的因素。使用压汞试验研究橡胶/水泥砂浆的孔结构,并进行了弹性模量和干燥收缩试验。研究结果表明,橡胶掺入会降低水泥砂浆的弹性模量,增加其孔隙率和干燥收缩量,且相同掺量条件下,小粒径橡胶的作用效果更明显。基于试验数据,考虑橡胶掺入对砂浆弹性模量的折减系数KE和橡胶掺入对毛细孔(孔径50nm的孔隙)数量的增加系数K_h,拟合了橡胶对水泥砂浆干燥收缩的影响参数δ_(mr)。     

一种基于相位测量的激光测距方法

提出了一种快速、高精度的相位式激光测距方法。采用带有独立电路的内、外光路替代传统机械转换光路的方法,提高了测量速率。采用双发射频率,既扩大了量程,又保证了测量精度要求。使用单片机、复杂可编程逻辑器件CPLD进行数据处理与逻辑控制,简化了电路设计,提高了系统的稳定性。实验测量速率达到5Hz,测距精度3σ小于65．7mm,稳定度3ε小于6．6mm。     

Propulsive performance and vortex shedding of a foil in flapping flight

Summary. The propulsive performance and vortex shedding of an oscillating foil, which mimics biological locomotion, are investigated based on a computational fluid dynamics analysis. The objectives of this study are to investigate unsteady forces, in particular a thrust force, for the foil in pitching and plunging motion, and to deal with the relations of the propulsive performance with leading-edge vortex structure and vortex shedding in the near wake. The two-dimensional incompressible Navier–Stokes equations in the vorticity and stream-function formulation are solved by fourth-order essentially compact finite difference schemes for the space derivatives and a fourth-order Runge-Kutta scheme for the time advancement. To reveal the mechanism of the propulsive performance, the unsteady forces and the shedding of the leading- and trailing- edge vortices of the foil in the pitching and plunging motion are analyzed. Based on our calculated results, three types of the leading-edge vortex shedding, which have an effective influence on the vortex structures in the wake of the oscillating foil, are identified. The effects of some typical factors, such as the frequency and amplitude of the oscillation, the phase difference between the pitching and plunging motions, and the thickness ratio of the foil, on the vortex shedding and the unsteady forces are discussed.     

脉管制冷机回热器填加紫铜丝网的影响

在回热器中加入紫铜丝网增加径向导热有利于抑制大功率脉冲管制冷机回热器中的温度不均现象,但紫铜丝网也可能对制冷机性能产生其它的影响。通过数值模拟考察了在没有温度分布不均时,不同的紫铜丝网目数、分布方式、丝网厚度等对制冷机性能的影响。结果表明,在假设回热器温度均匀的情况下,不论如何填充定量的紫铜丝网,总会引起制冷机的效率降低;如果总的紫铜丝网数量一定并且均匀地分布在回热器中,整机制冷性能不会因填充层数的不同而有明显变化;采用与回热器不锈钢丝网目数接近的紫铜丝网要比目数相差较大的丝网可以获得更好的效果。