热声制冷机及其改进实验研究

热声制冷作为一种很有前途的制冷方法，在国内外相关领域引起了极大兴趣。热声制冷机由声发生器、共振管、板叠及高、低温换热器等部分组成。对声驱动器的振动膜及其冷却系统、气体弹簧系统、高、低温换热器进行了初步改进，使制冷机冷端温降从原来的12℃提高到27℃左右，这是目前国内报道的最大温降。     

20K以下温区单级脉管制冷机直流控制实验研究

开展了20K以下温区单级脉管制冷机的实验研究，考察了直流流动对制冷机性能的影响，估算了不同制冷温度下制冷机循环的需气量，在对直流进行控制的情况下，采用2kW(RW2)和4kW(CP4)压缩机分别获得了18．7K和14．7K的最低制冷温度，对应的在30K的制冷量分别为10W和29．5W。     

DC流对液氦温区斯特林型脉管制冷机的影响

理论研究表明DC流(Direct Current flow)存在于大多数双向进气结构的脉管制冷机中。开展了10 K以下多级斯特林脉管的实验研究,考察了在液氦温区斯特林脉管内直流流动对制冷机性能影响的规律。在采用双向进气结构对DC流流向及流量适当控制时,制冷机性能得到明显提升,在8—7 K温区适当的DC流下冷端由7.42 K降低至7.16 K。     

基于自然循环预冷过程高效低温传热方法的初步研究

提出将自然循环预冷法与低温热管技术有机结合的设想,综合自然循环和低温热管的优点,可以实现连续、快速冷却,保证被冷却物体的温度波动较小,同时具有自反馈功能.详细介绍了基于自然循环预冷及低温热管的高效低温传热单元的设计及初步试验结果.给出了该低温传热单元在微机械(MEMS)电源开发中的应用实例.     

热声发动机压力特性研究

热声发动机压力特性主要体现在压力波形、相位、压比、压力振幅以及振荡频率等方面,是衡量热声发动机性能的重要依据之一.实验研究了加热温度、充气压力、谐振管长度、工质种类、负载等对压比、压力振幅、频率等压力特性的影响,为更好地进行热声发动机的设计和应用奠定了基础.     

YBCO超导带材二次冲击恢复过程的模拟及实验研究

YBCO超导带材失超后的快速恢复对于电阻型超导故障限流器(RSFCL)重合闸应对二次故障电流冲击至关重要.当前研究通常将电阻恢复视为带材恢复,在实际的盘式结构中存在复杂的微孔结构,一次冲击恢复至超导态时仍存在大量气泡滞留,影响带材的二次冲击恢复过程.针对典型的微孔结构建立了三维模型,采用CFD模拟并结合大电流冲击实验,...     

低于11 K的单级脉管制冷机性能研究

研究了回热器长度以及80 K以下温区不同回热材料布置形式对单级G-M型脉管制冷机性能的影响.试验研究表明,适当增加回热器长度,制冷机性能可显著提高.在此基础上对低温区回热材料进行优化,采用Er3Ni、铅丸和不锈钢丝网3层复合回热材料获得了最佳的制冷性能.采用额定输入功率为7.5 kW的压缩机驱动,脉管制冷机最低制冷温度达10.9 K,这是目前单级脉管制冷机达到的最低制冷温度.该制冷机在21 K可获得20 W制冷量.     

行波热声发动机的多负载声功输出特性

为进一步提高热声发动机的声功输出能力并为驱动多负载做准备,提出了热声发动机声功的多路引出方案。实验中以氮气为工质,工作压力为2．4MPa,在热声发动机环路压比稳定在1．20的情况下,从环路声容和谐振管处同时引出声功,获得了389．95W的最大声功,11．3％的最大声功输出效率以及16．0％的最大声功输出炯效率,这比单独从环路引出的最大声功和效率分别提高了51．4％,24．6％以及19．4％。     

液化天然气排放形成的羽流过程数值研究

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。     

径向流吸附器流体流动特性及其结构参数优化

径向流吸附器通常存在流体沿轴向床层分布不均匀,从而导致吸附剂利用率下降和空分系统运行安全性问题。通过对表征Z型径向流吸附器流动特性的微分控制方程中包含的结构参数进行量纲1化,系统地研究了各结构参数对吸附器内流体分布的影响。同时针对实验室已有的一台Z型径向流吸附器,采用理论求解和实验数据对照的方法验证了模型的可靠性。结果表明,减小吸附床层轴向高度和吸附剂颗粒直径能显著提高Z型径向流吸附器内流体分布的均匀性;当空气的运动黏度和其他结构参数不变时,吸附器的空气处理量在一定范围内变化对吸附床层内流体的均匀性影响不大。