R718相變波轉(zhuǎn)子增壓特性及其在制冷循環(huán)中的應(yīng)用.pdf

1、氣波增壓技術(shù)是利用運(yùn)動(dòng)的激波和膨脹波來實(shí)現(xiàn)兩股不同流體的能量交換過程，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于天然氣處理和輸運(yùn)、車用增壓器、燃?xì)廨啓C(jī)和制冷循環(huán)等領(lǐng)域。該技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、等熵制冷效率高、帶液能力較強(qiáng)、具有較好的應(yīng)用前景。但是以往氣波技術(shù)一般用于氣/氣方面，很少有人將氣波技術(shù)應(yīng)用于氣/液兩相的領(lǐng)域。因?yàn)檠芯繗庖簝上嗔鞯臍獠ㄔ鰤杭夹g(shù)涉及到復(fù)雜的相變過程，其內(nèi)部流場極其復(fù)雜，尤其是激波管內(nèi)的氣液混合的兩相區(qū)對于運(yùn)動(dòng)波系的影響較大，對于波系匹配提出了更

2、高的要求。因此研究氣波技術(shù)在氣液場合的應(yīng)用，是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的課題。
　　本文針對閃蒸波轉(zhuǎn)子用于R718蒸汽壓縮制冷的增壓機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的研究工作，對耦合閃蒸、冷凝等非定常壓縮過程和熱力學(xué)過程進(jìn)行了細(xì)致研究和分析，初步開發(fā)和調(diào)試了含閃蒸波轉(zhuǎn)子的R718 VCR系統(tǒng)，為以后的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，其主要工作和相關(guān)結(jié)論如下:
　　(1)相變波轉(zhuǎn)子內(nèi)耦合閃蒸、冷凝等非平衡過程的多相壓縮流動(dòng)研究
　　建立完成耦合蒸發(fā)/冷凝/池沸騰

3、等平衡相變過程的多流體CFD模型，完成一種R22為中間介質(zhì)的新型蒸發(fā)器，并試制實(shí)驗(yàn)樣機(jī);建立完成起能精確捕捉強(qiáng)間斷且能模擬閃蒸、冷凝等非平衡過程的CFD模型，首次獲得了R134a和R718的工作波圖，并成功撲捉到閃蒸波和冷凝激波，獲得了兩種介質(zhì)下的激波、膨脹波、接觸面等相遇、相交、反射和透射規(guī)律，分析完成閃蒸波轉(zhuǎn)子的增壓機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)在較大的壓比下，激波管內(nèi)R718閃蒸壓縮的增壓特性明顯，其增壓和制熱效果隨著壓比的增大而變大。在相同壓比

4、條件下，R134a閃蒸過后的增壓和制熱特性明顯要好于R718。在閃蒸膨脹比5時(shí)低壓蒸汽的增壓比達(dá)1.7，從機(jī)制上驗(yàn)證了在R718VCR系統(tǒng)中，利用閃蒸增壓方式將氣相壓縮轉(zhuǎn)化為液相增壓的可行性。
　　(2)發(fā)明閃蒸波轉(zhuǎn)子增壓器，并開發(fā)完成含該增壓器的R718 VCR系統(tǒng)。
　　基于增壓波轉(zhuǎn)子的軸向和徑向方案，開發(fā)并加工完成軸流閃蒸相變波轉(zhuǎn)子增壓器。在此基礎(chǔ)上搭建完成嵌入閃蒸波轉(zhuǎn)子增壓器的R718 VCR系統(tǒng)，占地達(dá)10m2，其

5、中利用超大液氣比分離器，將膨脹液體/制冷劑流量比維持在125左右。
　　(3)完成含閃蒸波轉(zhuǎn)子增壓器的R718 VCR系統(tǒng)熱力學(xué)分析。
　　基于ASME STEAM模型的含相變波轉(zhuǎn)子增壓的R718 VCR分析程序，理論COP達(dá)9.7。分析表明，本質(zhì)上屬于熱壓縮技術(shù)的相變波轉(zhuǎn)子增壓利用非定常氣波增壓方式完成，過程效率要高于定常效率，已經(jīng)成為熱壓縮技術(shù)的創(chuàng)新性擴(kuò)展，本項(xiàng)研究同時(shí)將波轉(zhuǎn)子增壓的制冷技術(shù)拓展至熱泵循環(huán)，創(chuàng)新性地將其用