R718相變波轉子增壓特性及其在制冷循環(huán)中的應用.pdf

1、氣波增壓技術是利用運動的激波和膨脹波來實現(xiàn)兩股不同流體的能量交換過程，該技術已經(jīng)應用于天然氣處理和輸運、車用增壓器、燃氣輪機和制冷循環(huán)等領域。該技術具有結構簡單、等熵制冷效率高、帶液能力較強、具有較好的應用前景。但是以往氣波技術一般用于氣/氣方面，很少有人將氣波技術應用于氣/液兩相的領域。因為研究氣液兩相流的氣波增壓技術涉及到復雜的相變過程，其內(nèi)部流場極其復雜，尤其是激波管內(nèi)的氣液混合的兩相區(qū)對于運動波系的影響較大，對于波系匹配提出了更

2、高的要求。因此研究氣波技術在氣液場合的應用，是一個充滿挑戰(zhàn)的課題。
　　本文針對閃蒸波轉子用于R718蒸汽壓縮制冷的增壓機制進行了詳細的研究工作，對耦合閃蒸、冷凝等非定常壓縮過程和熱力學過程進行了細致研究和分析，初步開發(fā)和調試了含閃蒸波轉子的R718 VCR系統(tǒng)，為以后的研究打下堅實的基礎，其主要工作和相關結論如下:
　　(1)相變波轉子內(nèi)耦合閃蒸、冷凝等非平衡過程的多相壓縮流動研究
　　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為中間介質的新型蒸發(fā)器，并試制實驗樣機;建立完成起能精確捕捉強間斷且能模擬閃蒸、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，分析完成閃蒸波轉子的增壓機制，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時低壓蒸汽的增壓比達1.7，從機制上驗證了在R718VCR系統(tǒng)中，利用閃蒸增壓方式將氣相壓縮轉化為液相增壓的可行性。
　　(2)發(fā)明閃蒸波轉子增壓器，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子增壓器。在此基礎上搭建完成嵌入閃蒸波轉子增壓器的R718 VCR系統(tǒng)，占地達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)完成含閃蒸波轉子增壓器的R718 VCR系統(tǒng)熱力學分析。
　　基于ASME STEAM模型的含相變波轉子增壓的R718 VCR分析程序，理論COP達9.7。分析表明，本質上屬于熱壓縮技術的相變波轉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)成為熱壓縮技術的創(chuàng)新性擴展，本項研究同時將波轉子增壓的制冷技術拓展至熱泵循環(huán)，創(chuàng)新性地將其用