深度膨脹氣波制冷機(jī)性能研究及優(yōu)化.pdf

1、深度膨脹氣波制冷機(jī)是一種新型壓力交換制冷設(shè)備，與傳統(tǒng)的壓力交換制冷機(jī)也即外循環(huán)耗散式氣波制冷機(jī)相比，其增加了壓力能回收環(huán)節(jié)，有效提高了設(shè)備的制冷效率。同時它還繼承了壓力交換制冷設(shè)備體積小、裝配簡單以及維修方便等諸多特點(diǎn)。因此，深度膨脹氣波制冷機(jī)具有廣闊的應(yīng)用前景。但是目前對深度膨脹氣波制冷機(jī)的研究還不夠深入，對其性能還不甚了解，對其優(yōu)化研究更是尚未展開。
　　基于上述情況，本文利用氣體動力學(xué)知識、熱力學(xué)知識以及數(shù)值模擬方法對深度膨

2、脹氣波制冷機(jī)性能和工作機(jī)理進(jìn)行了深入研究，并提出了優(yōu)化方案，然后又通過實(shí)驗(yàn)對其實(shí)際工作性能進(jìn)行研究。具體工作內(nèi)容包括:
　　(1)利用氣體動力學(xué)理論，對深度膨脹氣波制冷機(jī)內(nèi)部流動狀況進(jìn)行理論分析，解釋了激波和膨脹波的產(chǎn)生原因，推導(dǎo)了激波速度的計(jì)算方法，介紹了氣波的反射與透射規(guī)律，繪制了深度膨脹氣波制冷機(jī)工作時的理想波圖，并且簡述了噴嘴匹配方法。
　　(2)利用HYSYS對深度膨脹氣波制冷機(jī)工作流程進(jìn)行模擬，對其性能進(jìn)行研究，

3、得到其制冷性能（整體效率和溫降）與入口溫度、壓比、膨脹效率以及壓縮效率的關(guān)系。將其工作性能與外循環(huán)耗散式氣波制冷機(jī)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，小壓比時，深度膨脹氣波制冷機(jī)效率明顯高于后者，但壓比越大，優(yōu)勢越不明顯。
　　(3)利用FLUENT對深度膨脹氣波制冷機(jī)進(jìn)行整機(jī)數(shù)值模擬，模擬首次采用了將低溫端口與低壓端口連通的幾何模型，消除了低溫端口與低壓端口邊界條件設(shè)置帶來的偏差。通過模擬，對深度膨脹氣波制冷機(jī)工作時內(nèi)部溫度、壓力分布進(jìn)行了研究，提出

4、了通過設(shè)置穩(wěn)壓口降低低溫端口壓力，進(jìn)而增大制冷溫降的方法，取得了較好效果。
　　(4)通過熱力學(xué)分析，對深度膨脹氣波制冷機(jī)工作時，風(fēng)機(jī)頻率對設(shè)備整體效率的影響機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)地解釋與分析，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)風(fēng)機(jī)工作頻率滿足使低溫氣流量與中壓氣流量相等時，設(shè)備整體效率最高。提出了采用高壓氣驅(qū)動低溫氣代替風(fēng)機(jī)驅(qū)動低溫氣的方案，并通過數(shù)值模擬驗(yàn)證其可行性。
　　(5)通過更新實(shí)驗(yàn)平臺，對深度膨脹氣波制冷機(jī)的在小壓比和小偏角狀態(tài)下的實(shí)際工作性能