微型脈沖式回熱器的試驗方法和換熱效率影響因素研究.pdf

1、為了滿足便攜式電子產(chǎn)品越來越大的用電需求，采用碳氫燃料的微動力發(fā)電裝置因其在能量轉(zhuǎn)化方面的巨大優(yōu)勢，迅速成為新一代便攜式電源的發(fā)展趨勢。微型擺式發(fā)動機具有便于微型化，能量密度高的特點，是未來便攜式電源的發(fā)展趨勢之一，但由于發(fā)動機尾氣帶走了燃燒產(chǎn)生的大部分熱量，其熱效率低下，為此引入回熱技術對提升發(fā)動機性能十分必要。適用于微型擺式發(fā)動機的回熱器具有冷熱氣流量小，脈沖特性明顯的特點，與常規(guī)回熱器工作流動形式差異明顯。本文為對微型脈沖式回熱器

2、進行試驗研究，設計了微型脈沖式回熱器試驗臺，并對回熱器換熱效率影響因素進行了試驗和數(shù)值模擬研究。
　　本文首先對加裝微型回熱器后的微型擺式發(fā)動機運行困難的問題進行分析，改進發(fā)動機結(jié)構，并采用混合動力循環(huán)驅(qū)動發(fā)動機正常運行。分析發(fā)動機工作循環(huán)，獲得回熱器冷熱氣真實流動情況。模擬回熱器冷熱氣進出口條件，設計試驗臺及試驗測量方案。
　　查閱文獻可知，微型化后發(fā)動機內(nèi)泄漏對發(fā)動機影響較大。建立發(fā)動機內(nèi)泄漏數(shù)學模型，對發(fā)動機內(nèi)泄漏進行

3、分析，并設計試驗臺封嚴手段，研究結(jié)果表明：由于尺寸微小化，樣機內(nèi)泄漏流質(zhì)量占到樣機內(nèi)氣體總質(zhì)量的大部分；通過改變泄漏縫隙尺寸和樣機運行頻率可抑制有效樣機內(nèi)泄漏；提出了一種新型逆向射流式多級凹槽封嚴技術，通過數(shù)值計算，驗證其封嚴效果較好，可抑制泄漏流量達到12％以上。
　　對回熱器換熱效率的影響因素冷氣單次進氣量和脈沖頻率進行了數(shù)值模擬研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：由于冷氣單次進氣量和脈沖頻率變化對回熱器內(nèi)流場的影響，導致回熱器冷氣對流換熱能力增

4、強，使得回熱器換熱效率雖然由于冷氣需吸收的熱量增加和換熱時間較少的原因出現(xiàn)下降，但下降幅度不大。同時發(fā)現(xiàn)回熱器換熱效率較定常流動時降低，造成這種變化的原因為微型化后，脈沖效應引起的回熱器內(nèi)沿換熱間壁的軸向?qū)嵋鸬摹?br>　　接著對回熱器換熱效率的影響因素進行試驗研究。目前試驗臺目前工作頻率可達25Hz，熱氣溫度可上升至700℃。在試驗臺調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)脈沖流發(fā)生器內(nèi)泄漏嚴重，增壓較低，驗證了泄漏問題的嚴重影響，并驗證了運行頻率對泄漏的抑