压力振荡管内非平衡凝结特性研究

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1、＇大？大家ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉＳＳ士芽位记文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ压力振荡管内非平衡凝结特性研究化工过程机械学科专业徐思远作者姓名指忌救肺刘培启副教授答辩日期２０１５年６月硕士学位论文压力振荡管内非平衡凝结特性研究Ｓｔｕｄｏｎｈｅｏｎ－ｅｕｒｕｍｏｎｄｅｎｓａｙｔＮｉｌｉｂｉＣｔｉｏｎｉｎｔｈｅＰｒｅｓｓｕｒｅｑＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎＴｕｂｅ作者姓名：徐思远学科、专业：化工过程机械学号：２１

2、２０７２８４指导教师：刘培启副教授完成日期：２０１５年６月大ｉｔ理工大摩ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巳在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。力於＊务学

3、位论文题目：务等网冲斧翻作者签名：日期：Ｊ例ｒ年＃月日舞大连理工大学硕士学位论文摘要气波制冷技术是利用压力振荡管内非定常流体的能量传递和热效应现象来实现气一体膨胀波制冷的种制冷技术，该技术具有运转速度低、制冷效率高等优点。但以往气波制冷技术的研究没有考虑相变，而在实际工作中，如利用压力振荡管进行天然气轻烃回收时，存在相变过程。管内气体在降温制冷发生相变时，会释放凝结潜热，改变压力振荡管内的波系，进而影响制冷性能。本文利用数值模拟和实验方法，对压力振荡管进行制冷时发生非平銜凝结的机理进行了探索，对非平衡凝结对压力振荡管内流

4、场和制冷性能的影响进行了分析，搭建了透明可视压力振荡管平台和制冷平台。主要工作和相关结论如下：（１）利用Ｃ语言编写两种成核模型和液滴生长模型，借助ＣＦＤ软件对压力振荡管内凝结参数的分布规律进行研究一种适合压力振荡管内非，并对计算结果进行对比，推荐定常流场的成核模型。研究表明，两种成核模型下压力振荡管内凝结参数的分布规律相同，过饱和度和成核率沿压力振荡管先增加后减小，过饱和度大于１后，开始成核，当成核率最大时，开始出现液滴。但随水蒸气含量的增加，两种成核率模型得到的成核率＝对数的差值逐渐增大，１４０ｘ＋１．２１结果呈线性分布，线性拟合曲线

5、表达式为ｙ．，相关系２数Ｒ为０．９３。推荐Ｆｒｅｎｋｅｌ模型为更适用于压力振荡管非定常流场内的成核模型。２通过对非平衡凝结对压力振荡管内波动和制冷性能的影响进行研究，确定了压（）力振荡管内发生非平衡凝结时高压入口和高温出口的夹角（简称偏角）大小的变化规律，获得了制冷效率随相对湿度的变化趋势，分析了管内凝结颗粒的运行轨迹，为相态分离提供依据。研究表明，非平衡凝结将释放凝结潜热，产生凝结激波，从而改变了压力振荡管的波系匹配关系．８，７％。压，当相对湿度为０时最优偏角与无水蒸气相比减小了．力振荡管的制冷效率随着相对湿度的增加逐渐下降，相对湿

6、度大于０６后，制冷效率急剧下降，当相对湿度达到０．８时，制冷效率已经下降了５％左右。大部分凝结颗粒集中口一在低温出，但残留在管内的凝结颗粒会在下次入射气流的作用下发生二次蒸发。（３）搭建了透明可视压力振荡管平台，对内部颗粒形成和运动行为进行测试，初步获得了压力振荡管内非平衡凝结的影像资料。搭建了制冷平台，测试了两种换热形式下，制冷性能在不同相对湿度下的变化规律一。研究表明，两种换热形式下，方面，相对湿度由０．４增加到０．８时，制冷效率均下降约３％，分析二次蒸发是引起制冷性能发生变化的主要原因一。另方面，压振荡管制冷效率随射流频率变化趋

7、势相同，但冷却水换热对应的极值射流频率点前移。关键词：振荡管；制冷；凝结；非定常流动；相变－－Ｉ压力振荡管内非平衡凝结特性研究Ｓｔｕｄｏｎ－ｙｔｈｅＮｏｎｅｕｉｌｉｂｒｉｕｍＣｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＰｒｅｓｓｕｒｅｑＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎＴｕｂｅＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｇａｓｗａｖｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｅｎｅｒｇｙｅｘｃｈａｎｅｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｇｓｔｒｅａｍｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｈｏｃｋ

8、ｗａｖｅ