涡流管冷热分离效果影响因素的探究

涡流管作为一种体积小巧、结构简单的能量分离装置,可用于制冷和制热。为了探究涡流管冷热分离效果的影响因素以及分离效果最佳的涡流管参数,通过大量实验对相关问题进行了研究,研究结果表明涡流管冷端出口为3mm-7mm时,5mm冷端出口分离效果最好;数量为6的收敛型喷嘴比普通型喷嘴分离效果更好;涡流管长径比在12.5-50时,长径比为25时分离效果最好;不同冷端出口直径情况下,进气压力与分离效果成正比。

进气室层数和间距变化下的兰克-赫尔胥效应涡流管的优化计算研究

本文对涡流管的性能改进进行数值分析。在可压缩的、轴对称的3-D、湍流和稳态的涡流管中,空气被作为工作流体。在ANSYS FLUENT软件中使用标准的湍流模型进行流动模拟,在入口处使用不同的压力,并与实验结果进行验证。结果发现,与单层进气室相比,三层进气室的冷温度梯度增加了9.09%。当进气室的层数从三个变为四个时,冷温度梯度有所下降。当进气室之间的距离从8毫米增加到32毫米时,涡流管的冷温度梯度有所下降。因此,它表明,为获得最大的冷温度梯度,即在涡流管的给定规格下,最小的冷端温度,建议有三层进气室,进气室之间的最佳距离为8毫米,这是最佳的进气室层数。

四流道喷嘴涡流管性能研究

以四流道喷嘴涡流管为研究对象,对压缩空气为工作介质的温度分离特性进行实验研究,获得了四流道喷嘴涡流管的温度分离效应曲线。研究表明,四流道涡流管分别在冷端流率0.35、0.8附近获得最大制冷、制热效应,随着进口压力从0.35 MPa提升至0.5 MPa,涡流管最大制冷效应从23.1 K提升至29.1 K,最大制冷效应的冷端流率从0.38降低至0.32,最大制热效应从41.3 K提升至50.8 K,最大制热效应的冷端流率从0.82降低至0.77。

进口压力对涡流管性能影响的实验研究

采用自行设计的涡流管,并以空气作为工作介质,通过实验研究了在其它条件相同的情况下,不同进口压力对涡流管性能的影响。实验结果表明:对于常温涡流管,在背压保持不变的情况下,随着进口压力的增加,涡流管的制冷温度效应、单位制冷量和制冷系数都显著提高,但是当进口压力增加到一定的值以后,继续提高进口压力,涡流管的制冷温度效应、单位制冷量和制冷系数反而急剧下降。

涡流管结构参数对其性能的影响

用实验方法研究了热端管管长、分离室直径、冷孔板孔径等主要结构参数对涡流管的制冷制热性能的影响。实验中以空气为介质分别对不同结构参数涡流管的性能进行了研究,得出了热端管管长、分离室直径以及冷孔板孔径等参数对涡流管制冷制热性能的影响规律。研究结果表明:在一定范围内增加热端管长度有利于涡流管的能量分离;在大冷流率下,大直径涡流管的制冷性能优于小直径涡流管;冷孔板孔径愈小,涡流管的制冷制热效应都愈好,在冷孔板孔径与热端管内径之比为50%时,取得最佳的制冷制热效应。

小流量涡流管特性的实验研究

本文用实验方法研究了小流量涡流管制冷的特性。实验中分别对入口压力和工质等因素对涡流管特性的影响进 行研究。在实验中发现了涡流管冷端制热和热端制冷的反常现象,并对其进行了解释。

涡流管的流道特性及制冷能力实验

以常温定压下的压缩空气为介质,对不同流道数目和轨迹的涡流管喷嘴内的温度分布及能量分离特性进行了实验研究,得到涡流管内的温度分布及制冷能力曲线;实验结果表明:在常温和入口气流压力为0.7 MPa下,4流道喷嘴制冷效应最佳,6流道喷嘴的制冷效应最差,3流道、5流道喷嘴的制冷效应介于两者之间;3种型线中阿基米德螺线喷嘴的制冷效应最好。实验发现涡流管内0.7R处存在着一个冷热两股气流的分割面,界面以内是冷气流,界面以外是热气流。

六流道喷嘴涡流管能量分离特性的研究

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。以压缩空气为工作介质,对涡流管能量分离特性进行了实验研究,获得了涡流管制冷、制热效应随入口压力、冷端流率之间的关系,研究结果表明,进口压力越高,六流道喷嘴涡流管的制冷、制热效应越好,但获得最大制冷、制热效应时的冷端流率均有减小的趋势。

喷嘴流道数对涡流管能量分离特性影响的研究

以压缩空气为工作介质,对涡流管能量分离特性进行了实验研究,获得了涡流管制冷、制热效应随喷嘴流道数、冷端流率之间的关系,研究结果表明,喷嘴流道数越多,涡流管的制冷越好,且获得最大制冷效应时的冷端流率有增大的趋势;喷嘴流道数对涡流管制热效应的影响没有对制冷效应的影响明显。

涡流室结构特性实验研究

涡流管是一种新型的冷热气流分离装置。涡流室是涡流管的核心部件,其结构对涡流管的性能有很大的影响。本文以压缩空气为工质,对不同流道结构、喷嘴数和内径的涡流管的制冷制热效应进行实验研究,获得了不同结构下随冷气流率变化的制冷制热效应曲线。研究结果表明:渐缩型流道的性能优于直流型和渐扩型;六流道数涡流室能够较好地满足性能要求;较大的涡流室内径表现出更好的制冷制热效应。

一种电子散热用小型涡流管性能的试验研究

提出了一种应用于小功率电子散热的小型涡流管，设计建立了涡流管性能试验装置系统。针对进气压力P0、冷气流率μ对其冷却性能的影响进行了试验研究。试验结果表明，在P0=0．3—0．6MPa，μ=0．27—0．72范围内，涡流管的制冷效应及制冷量随P0的增大而增大，而制冷效率随P0的增大而减小；制冷效应、制冷量和制冷效率都随μ的变化而变化，且在μ为0—1的范围内都有极大值。

四流道喷嘴涡流管能量分离特性的实验研究

以压缩空气为介质,对两种四流道喷嘴涡流管内的温度分布及能量分离特性进行了实验研究,得到涡流管内的温度分布曲线;实验结果表明:随着冷气流分量的增加,冷气流的温度逐渐升高,制热效应增加,制冷效应和冷热分离效应降低,喷嘴形式对涡流管制冷效应影响很大,实验测得的温度分布趋势与理论一致。

涡流管热冷出口压力比对其性能的影响研究

采用Fluent数值模拟的方法,以R41、R23、R32、R290、R1234yf、R134a为工质对涡流管进行三维数值模拟,得出不同工质涡流管制冷效应、制热效应以及分离效应随热冷出口压力比的变化规律,并以R41为工质分析不同流道数目涡流管性能随热冷出口压力比的变化规律。模拟结果表明:R41的制冷、制热以及分离效应最好,最大分离效应可达5 K左右;不同工质涡流管制热效应以及分离效应随热冷出口压力比的增大而增大,制冷效应随热冷出口压力比的增大而减小;不同热冷出口压力比条件下,随着喷嘴流道数的增加涡流管制冷效应逐渐降低而制热效应逐渐升高。

进气温度及冷流率对涡流管制冷性能的影响

采用基于实际生产应用的涡流管模型,以空气为介质,模拟分析了不同进气温度和冷流率对涡流管制冷性能的影响,结果表明:冷流率一定时,涡流管的冷端出口温度、热端出口温度、制冷温度效应及单位制冷量均随进气温度的升高而增大,而制冷效率基本不受温度影响;在相同进气温度下,涡流管的制冷温度效应、单位制冷量及制冷效率都随冷流率的增大呈先增大后减小的趋势;存在一个最佳冷流率范围使得制冷温度效应、单位制冷量、制冷效率最大,但它们各自的最佳冷流率范围不同。

涡流温度分离技术在天然气行业的应用

涡流管又叫朗格-希尔茨效应管,是一种结构简单而且能将压缩气体分为冷热两股温度不同气体的能量分离机械装置,具有结构简单、温度变化范围大、无运动部件、免维护、使用寿命长、适应环境能力强、稳定可靠、节能、安全、环保等优点。着重研究涡流效应在天然气输配行业的加热效果及推广应用价值,通过对涡流特性分析,涡流温度分离结构的改进,天然气输配系统运行特征分析,得出涡流加热的优越性。虽然涡流技术已在很多工业领域得到广泛的应用,但目前为止,天然气领域的涡流技术应用依然处于起步阶段,由于其独特的优势,决定了涡流技术将在天然气行业有广泛的应用前景。

双路圆柱型涡流管的数值模拟与试验研究

建立双路圆柱形涡流管三维有限元物理模型,通过数值模拟获得其内部三维气体强旋流的流动状况;同时分别对双路涡流管内的切向速度、轴向速度和总温分布进行分析;并通过量纲分析与前人的实测结果进行对比,验证了双路涡流管数值模拟的正确性。在数值模拟基础上,通过仿真和实验分析了双路涡流管附加回路的直径、进气压力以及冷流率和喷嘴进气压力对制冷效应的影响,并与单路涡流管对比,得到了各参数对双路涡流管性能的影响规律。

水力诱振式双向耦合连续管减阻器设计

连续管刚度小,在下入或加压钻进过程中容易屈曲,导致摩阻增大甚至锁死。为此,基于附壁效应和卡门涡街效应,创新设计了可诱发连续管轴向与径向振动的水力诱振式双向耦合连续管减阻器。该减阻器通过流体诱发持续振动,将连续管与井壁间的静摩擦转化为滑动摩擦;涡轮动力源、径向振动组和流体振动腔室的多级耦合产生轴向冲击力,克服了连续管与井壁之间的摩阻,避免了纯机械式减阻器振动间断以及动力源驱动复杂等缺点。利用有限元软件进行减阻器径向振动组模态分析,分析结果表明:其固有频率远大于工作频率,避免了共振导致的结构破坏。在轴向冲击力测试试验中,该减阻器在10、14和18 L/s的注液排量下可分别产生23.3、30.1和34.6 kN耦合轴向冲击力,随着注入流量的线性增加,轴向冲击力呈非线性增大。应用该减阻器可增大连续管在水平段的延伸范围。

涡流管技术研究与进展

从涡流管结构参数对涡流管性能影响、涡流管热物理参数对涡流管性能影响、涡流管内部流动特性的研究及数值模拟、新型涡流管及双级多级涡流管和气液两相涡流管以及涡流管应用研究等五方面阐述了涡流管的研究现状及进展。

具有随行波表面的管道流场仿真研究及分析

对内壁具有不同尺寸的V型和半圆型随行波的管道流场进行了多个速度下的数值仿真计算,获得了各模型的微观流场及减阻规律。在建模过程中为减小计算量,采用了二维管道剖面代替三维管道模型的方法,并基于完整性和计算稳定性考虑选用了湍流RNGK-ε模型进行计算。仿真结果表明:在流动中,管道内壁随行波产生的旋涡有利于壁面的减阻,并且旋涡大小与随行波的尺寸有关,减阻效果会随着随行波尺寸的变大而减弱。在仿真速度条件下,半圆型随行波的减阻效果要优于V型随行波。

涡流管及其流率特性

简述了涡流管的基本结构、工作原理和所设计的涡流管；结合试验结果，对流率特性进行了分析，得出一些重要结论，利用相对流率特性估算不同膨胀比下的冷却效应的方法可供性能近似计算分析时参考．