低溫工程最新期刊目錄

基于低溫制冷機的小型氫液化方案對比————作者：史超越;宛傳聰;朱少龍;邱利民;王凱;

摘要：通過構建小型氫液化系統熱力學穩態模型并使用Matlab進行數值模擬,探究了制冷機排布方式、數量以及氫氣壓力、換熱溫差和正仲氫轉化對液化率的影響。研究發現,制冷機串聯排布較并聯排布具有顯著的性能優勢,兩臺制冷機串聯時液化率可達3.70 kg/d,而并聯時液化率僅為1.53 kg/d。氫氣壓力是影響液化性能的關鍵參數,當壓力從0.1 MPa增至1.0 MPa時,單臺制冷機的液化率增長140.5%。降低...

低溫氫輸送管路Taconis熱聲振蕩數值模擬研究————作者：張淇棟;厲彥忠;馬原;王磊;艾立強;吳勝寶;

摘要：針對低溫氫輸送管路構建二維半開口半封閉管仿真模型,通過初始溫度梯度與瞬態初始壓力擾動加載,計算獲得了低溫氫Taconis熱聲振蕩基本特性,并對比研究了溫度梯度β、熱冷端溫度比α、熱冷端長度比ξ、管徑和管長5個因素對熱聲振蕩壓力振幅和頻率的影響規律。結果表明:低溫氫管路系統存在臨界溫度梯度和臨界熱冷端溫度比,超過臨界值系統會振蕩。熱冷端長度比存在兩個臨界值,在振蕩區內,頻率隨ξ的增加而增大,振幅在ξ...

乙烯低溫環路熱管與制冷機耦合部件小型化研究————作者：李駿婷;趙晨陽;蔣珍華;李南茜;趙文一;吳亦農;

摘要：為有效減小制冷機冷頭耦合部件的尺寸,推進低溫環路熱管(CLHP)的空間應用,搭建了3臺不同制冷機耦合部件實驗樣機,通過開展乙烯溫區的低溫真空實驗,在保證穩態傳熱距離和最大傳熱量不受影響的前提下,研究耦合部件次蒸發器儲液器和主次冷凝器小型化結構對CLHP啟動過程和穩態傳熱性能的影響。結果表明:小型化后的樣機,能在170—210 K溫區且傳輸距離為1.2 m時達到50 W最大傳熱量。冷端部件小型化后的...

液氫儲罐內增壓過程溫度場演化實驗測試————作者：張春偉;張首蕤;郭嘉翔;陳靜;李山峰;

摘要：由于液氫的易燃易爆特性,目前鮮有采用液氫介質的增壓實驗,尤其是缺少增壓壓力大于氫超臨界壓力的研究。為此搭建了特定的實驗裝置,設計徑向陣列傳感器組對不同壓力和溫度下的儲罐內部溫度場進行測量,獲取液氫增壓過程的溫度場演化規律。實驗結果表明,當增壓壓力為1 MPa時,液氫儲罐內部自上而下分別為過熱態、飽和態和過冷態,且飽和態層十分明顯;但當增壓氫氣壓力大于臨界壓力1.29 MPa時,液氫飽和態溫度層消失...

液氮溫區熱電制冷器的性能分析及仿真研究————作者：張泓瑋;趙玉強;周敏;李來風;周遠;

摘要：建立了液氮溫區熱電制冷器的三維多物理場耦合仿真模型,采用銻化鉍合金作n型腿,釔鋇銅氧高溫超導材料作被動分支,分析了熱電臂幾何尺寸和焊料層參數對制冷性能的影響,并進行仿真研究。研究結果表明,熱電臂長度和焊料層厚度對制冷性能有顯著影響。將熱電臂長度從12.5mm增加到21 mm,可以使最大制冷溫差從5.4 K提高至6.2 K,性能提升14.8%;將焊料層厚度減小到0.2 mm,最大制冷溫差可達6.5 ...

正仲氫轉化催化劑性能實驗研究————作者：范質;吳俊哲;楊昌樂;曲勝;

摘要：為優化正仲氫轉化器,取樣某國產鐵基正仲氫轉化催化劑,通過正仲氫絕熱轉化實驗測定催化劑的反應速率常數K,探究了催化劑能催化的最大氫氣空速,研究了活化溫度,催化劑粒度對催化劑性能的影響。結果表明:氫氣空速在500—1 600 1/min時,催化劑K值與氫氣空速近似成正比,催化劑K值偏低;在空速2 500 1/min時,催化劑能催化的氫氣量達到極限,正仲氫轉化率93%,K值為2.2 mol/(L·s);...

微通道并聯耦合TEC的激光器散熱系統研究————作者：趙汶楨;全曉軍;李思雨;王丹;

摘要：為解決高溫環境下激光器芯片溫度過高、散熱結構復雜笨重的難題,采用熱電制冷片（TEC）與微通道結構并聯耦合的全新冷卻模式,由微通道負責主要散熱,TEC進行橫向輔助散熱。利用Fluent數值模擬,系統研究了TEC的安裝高度、空腔結構尺寸（高度、寬度）,以及TEC輸入功率對激光散熱系統的影響。結果表明:在芯片熱流密度為869.57 kW/m²,冷卻水溫40℃的條件下,微通道并聯耦合...

超流氦負壓換熱器設計與數值模擬研究————作者：劉軼倫;何崇超;丁培;盧亮;

摘要：利用分布參數法,對用于100 W@2 K低溫系統的繞管翅式負壓換熱器和板翅式負壓換熱器進行了設計,質量流量為5 g/s。以液氦出口溫度、換熱效率和殼程壓降作為設計指標,初步確定了兩種型式的換熱器尺寸。利用數值模擬的方式對該設計結果進行了校核,發現數值模擬與設計計算在換熱計算上吻合較好,但在阻力計算上并不匹配。設計尺寸下,繞管翅式換熱器性能指標為2.239 K、82.6%和68.12 Pa;板翅式換...

液氫潛液泵泵池內漏熱及兩相流動特性數值模擬————作者：趙梓棟;王維博;魏愛博;胡赟;張小斌;

摘要：為了探究潛液式液氫泵電機發熱引起的氣泡對泵吸入口流動的影響,建立了液氫低溫潛液泵泵池內流固耦合兩相流CFD數值模型,分析了不同泵裝置氣蝕余量（NPSH_a）下泵池內三維流場、溫度場及相位分布的瞬態特性,特別關注蒸發產生的氣泡在泵池內的動態分布。研究結果表明,在不同NPSH_a下,泵池內由于電機發熱,周圍局部液氫會氣化產生兩相流,泵池內溫度分布與兩相分布保持穩...

自由活塞斯特林發電機耦合不同負載的運行特性研究————作者：朱啟魯;張麗敏;羅靖;劉明皓;羅二倉;

摘要：為全面考察自由活塞斯特林發電機在外接純阻性、感性、容性負載和交流母線負載以及橋式整流器等不同類型負載時的運行特性,對自由活塞斯特林發電整機系統開展了數值模擬。研究結果表明,自由活塞斯特林發電機在耦合純阻性、感性、容性負載時隨負載電阻的變化規律類似,耦合合適的容性負載時,可獲得最佳的發電性能。自由活塞斯特林發電機在與交流母線負載和橋式整流器負載耦合時動力活塞的位移均和母線電壓成正比,可通過改變交流母...

R407C換熱器內流動沸騰換熱的實驗研究和理論分析————作者：詹國兵;郭浩然;

摘要：研究了微肋管內R407C和R22的流動沸騰換熱特性,采用威爾遜圖解法對實驗數據進行處理,主要分析實驗工況、制冷劑物性、微肋管結構等變量的影響。結果表明:制冷劑R407C與R22與換熱壁面之間的換熱熱阻均隨熱流密度、質流密度、干度、肋片螺旋角等的增加而減小;由于制冷劑氣液相密度比的差異性,R22傳熱系數比與R407C的高約18.5%—21.4%。選用關聯式對微肋管內R407C流動沸騰換熱特性進行預測...

防波板對非滿載液氫罐車貯箱熱力學影響研究————作者：鄭直;張召;徐元元;邱一男;雷剛;邱小林;王納;呂云;

摘要：為探究防波板對非滿載罐車貯罐內液氫劇烈振蕩熱力學特性影響,以中國國內首個某型民用液氫罐車為研究對象,建立液氫罐車貯箱模型,采用有限體積法對典型制動工況下液氫車貯箱內液體劇烈振蕩進行數值模擬。分析了同一充液比、制動加速度下,防波板對液氫罐車罐壁沖擊力、氣液界面振蕩響應形態、內部壓力、液氫氣液相溫度的影響。仿真結果得出:縱向防波板可以有效降低縱向減速過程中液氫對貯罐的沖擊力,瞬時沖擊力峰值減幅39.7...

介質溫度及流量共同影響下LNG泵能量耗損分析————作者：任金平;陳兵;史雪艷;底鳳英;蘆婭妮;康進科;袁博;

摘要：以現有的低溫LNG泵作為研究對象,基于熵產理論,在多工況點對泵內部壓力、速度、溫度、能量耗損情況進行分析。研究結果表明:試驗范圍內揚程系數φ隨著流量系數?的增加而減小,揚程系數的最大誤差為3.7%。功率系數λ隨著流量系數?的增加而增大,功率系數的最大誤差為8.3%。LNG泵內部壓力分布和流量成反比,速度分布和流量成正比,流量越大,LNG泵內部壓力越低,速度越大;介質溫度對泵內部壓力、速度分布影響微...

不同摻氫比條件下摻氫天然氣泄漏擴散規律研究————作者：周芮;支樹潔;彭世垚;劉羅茜;楊行;黃平瑞;楊括;張瀚文;柴沖;

摘要：采用數值仿真手段,對輸送壓力為6 MPa的摻氫天然氣管路向開放空間發生泄漏擴散過程的開展了一系列的數值研究。對不同摻氫比與環境風速條件下,管路泄漏噴口處甲烷-氫氣混合氣體泄漏擴散特征展開分析,包含欠膨脹射流結構、最高馬赫數、泄漏流量以及組份濃度分布。計算結果表明,泄漏噴口附近天然氣和氫氣的濃度在泄漏發生10 s內迅速達到穩定。氫濃度為4%以上的高燃爆風險區域主要分布在泄漏噴口附近,其分布范圍隨著摻...

橡膠低溫拉伸實驗及力學特征分析————作者：陶軒;馬堯;羅冠群;甘智華;陳國棟;熊樹生;

摘要：為了提高冷源的利用效率并合理設計低溫粉碎工藝,需要深入了解橡膠材料的低溫力學性能,對橡膠試樣開展常溫和低溫下的拉伸實驗。常溫下,橡膠的黏彈性作用顯著,達到破裂的形變量大且拉伸時間較長,拉伸應力伴隨著持續性波動,塑性形變較大并消耗能量。液氮溫度下橡膠表現出明顯的脆性并發生自發的破裂。采用升華溫度為195 K的干冰冷卻橡膠樣品,橡膠的黏彈性被抑制,應力波動現象也隨之消失,拉伸應變減小但應力增大,低溫下...

氫低溫大流量排放安全性分析與仿真研究————作者：王杰;俞少行;鐘文安;陳建業;

摘要：立足某工程氫系統大流量排放需求,在全面梳理氫排放系統型式和安全性指標的基礎上,設計并開展了氫排放系統的排放試驗,基于Simcenter AMESim軟件的兩相流庫搭建了氫低溫大流量排放系統模型,探討了低溫氫管內兩相流動沸騰換熱機理和行為特性,分析了排放流量、環境風速、溫濕度、管道熱容以及閥門開度對氫排放系統能力的影響。結果表明:液氫在不同流量下存在排放分區,通過控制旁通閥開度調節進入回溫器的氫流量...

不同溫區正仲氫催化轉化特性測試流程的能耗和成本比較分析————作者：花亦懷;李秋英;程昊;張涵瑋;劉文睿;白昊川;王凱;邱利民;

摘要：為了應對氫液化系統中氫物性和正仲氫催化劑活性的劇烈變化所引起的不同溫區下正仲氫連續催化轉化的特性差異,基于液氮預冷,提出了兩種分別采用液氦冷卻和GM制冷機冷源的分溫區多級測試流程。在Aspen HYSYS中針對典型工況建立了熱力學模型,分析了不同流量、測試時間下各流程方案的能耗和成本,并針對GM制冷機方案詳細研究了換熱效率、布置方式等對流程性能的影響。結果表明:對于0.01 g/s的小流量等級,當...

液化天然氣與液氫流動沸騰的傳熱特性與關聯式————作者：吳童菲;陶軒;金俊中;甘智華;

摘要：為了實現液化天然氣（Liquefied Natural Gas,LNG）和液氫（Liquefied Hydrogen,LH₂）流動沸騰過程中的高效傳熱,減小換熱器體積并穩定供氣,需要闡明其傳熱特性和預測方法。整理了相關的流動沸騰研究,討論了液化天然氣和液氫的流動沸騰流型,通過分析熱流密度、質量流率、干度、飽和壓力以及混合物的影響揭示了沸騰機理。總結了常用的傳熱關聯式并按形式分...

低溫Kalina循環在陶瓷窯余熱利用中的3E綜合性能評估及策略優化————作者：王亞利;徐康康;

摘要：為了評估低溫Kalina循環系統在某陶瓷窯爐煙氣余熱回收中的應用,建立其熱力學、經濟和環境3E綜合分析模型,考慮8個關鍵參數對設備組件及系統綜合性能的影響,并分析比較了3種不同優化策略下系統的性能。研究結果表明,增加透平進口溫度、氨水濃度及氨水質量流量有利于提高系統凈輸出功,增加蒸發器窄點溫差有利于降低系統單位發電成本和環境影響負荷。同時,熱力學策略下系統具有最大凈輸出功為1 153.9 kW,經...

低溫氫氣排放管氣封方案改進研究————作者：方濤;馮飛;

摘要：針對氫氧火箭發動機試驗過程中低溫氫氣的安全排放問題,在分析氫排放爆燃機理的基礎上,根據現有排放管路進行建模,運用數值仿真方法,研究了氮氣、氫氣、氦氣3種介質在不同吹除流量和吹除位置時的氣封效果,通過試驗方法進一步得出了不同氣封吹除工況下排放管出口的氧氣濃度變化曲線。研究結果表明,在相同吹除介質和吹除流量下,只從排放管底部吹除的氣封效果最好。通過對比3種氣體介質的氣封效果,發現在達到相同氣封效果時氮...

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