静止式气波制冷机出口结构模拟及实验研究

张瑞丹 刘学武 吾特库尔·努尔买买提 邹久朋 胡大鹏

(大连理工大学化工学院 大连 116024)

1 引 言

气波制冷机[1]是一种将射流间歇地注入一端封闭的气波管内,利用气体的压力能产生激波和膨胀波使气体制冷的设备,具有运行周期长、工况适应性强、操作和维护简便等特点。气波制冷机的制冷效率[2]是指射流气的实际焓降(ΔHr)与理想焓降(ΔHi)的比值。根据向气波管内注气方式不同,气波制冷机可分为利用静止的射流振荡器向气波管内注气的静止式气波制冷机和利用旋转的气体分配器向气波管内注气的旋转式气波制冷机。

静止式气波制冷机的出口一般开设于气波管的入口附近。射气阶段向气波管内注气过程中,部分气体直接从出口流出不仅造成能量损失,还会与已制冷气掺混,使冷气回温,降低气波管的制冷效率。文献[3]研究了单侧垂直出口、单侧后倾斜出口及双侧出口(单侧垂直出口与单侧后倾斜出口结合)对气波管制冷效率的影响,发现出口结构对气体的泄漏有很大的影响,且双侧出口时气波管的制冷效率最高。文献[4]对射流频率为50 Hz 不同膨胀比时,静止式气波制冷机出口宽度和出口结构—单侧垂直、双侧垂直及单侧前倾斜(45°)进行了研究,结果表明单侧前倾斜结构能够降低能量损失,且斜度越大效果越明显,出口宽度与流道宽度相等时制冷效率较高。

本研究采用数值模拟与实验结合的方法,研究了膨胀比ε(入口总压与出口静压之比)为2 和3 时,不同射流频率f下出口结构(包括单侧垂直、单侧前倾斜、双侧垂直和双侧前倾斜出口)对气波管性能的影响。……