正反饋式射流振蕩器性能研究及應(yīng)用.pdf

1、天然氣深冷加工工藝迫切需要能在高壓下操作且高效的氣體膨脹制冷設(shè)備。射流振蕩氣波制冷機是一種新型氣體膨脹制冷機，其工作原理為：利用雙穩(wěn)射流振蕩器生成的振蕩射流來形成對一端封閉的接受管的周期性入射，入射氣因其能量通過載能氣波的運動傳遞給接受管內(nèi)原有氣體并經(jīng)接受管壁向環(huán)境散發(fā)損失而“冷卻”。射流振蕩制冷機無任何轉(zhuǎn)動部件、只需簡單靜密封，因此特別適合用于高壓天然氣的加工處理。目前，射流振蕩制冷機的研究還很不成熟，其性能參數(shù)(主要為等熵效率)離天

2、然氣工業(yè)生產(chǎn)的要求尚有一定的差距。本文結(jié)合國家863高技術(shù)項目“天然氣壓力能綜合利用新技術(shù)研究”(No.2006AA052216)將正反饋射流振蕩器引入射流振蕩氣波制冷機中，從實驗和氣體動力學數(shù)值分析兩方面對正反饋式射流振蕩氣波制冷機的運行性能開展研究。 射流振蕩器是射流振蕩制冷機的關(guān)鍵部件，它是在射流的附壁效應(yīng)(也稱Coanda效應(yīng))基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。振蕩器內(nèi)射流的穩(wěn)定振蕩是射流振蕩制冷機工作的前提條件，其振蕩頻率的調(diào)制和總壓

3、損失的控制是改善制冷機性能的重要途徑。本文首先對正反饋射流振蕩器的振蕩特性作了研究，通過數(shù)值模擬對正反饋射流的振蕩波形和內(nèi)部流場進行分析，考察了元件幾何尺寸和操作條件以及介質(zhì)物性的影響，重點研究了這幾種因素對振蕩頻率和可振性的影響。 射流的振蕩特性如振蕩頻率、振蕩壓比是射流振蕩器設(shè)計的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，也是影響射流振蕩器和接受管耦合的主要因素，決定制冷效率。本文將跨音速正反饋射流振蕩器與接受管耦合，對耦合后的射流振蕩氣波制冷機的可振性

4、、振蕩頻率以及它們的影響因素作了實驗研究，得出如下結(jié)論：射流只在一定的操作條件和幾何結(jié)構(gòu)尺寸范圍內(nèi)才能穩(wěn)定振蕩；射流的振蕩頻率在較高壓比下只受反饋管長和反饋管容腔大小的顯著影響，在小壓比下隨壓比的增大而增加；其它結(jié)構(gòu)尺寸和操作條件只影響可振性。 多管式射流振蕩氣波制冷機相比雙管式更具有工業(yè)應(yīng)用價值，故本文對正反饋式多管射流振蕩氣波制冷機進行了數(shù)值模擬分析。計算了多種排氣口形式的排氣效果和相應(yīng)的卷吸現(xiàn)象。重點分析了反饋管容腔對射流