[实用新型]具备多种功能的双开口压力振荡管实验测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具备多种功能的双开口压力振荡管实验测量装置，属于高、低压气体压力交换和冷热分离技术领域。

背景技术

气波技术是一种利用压力振荡管内的波系运动实现高低压气体之间的能量交换，从而达到制冷、增压或是引射的目的。经过几十年的发展，气波技术已经从最初的静止式气波制冷机，历经旋转式气波制冷机，发展到了目前的压力交换式气波机。该气波机的工作核心是两端开口压力振荡管，由一簇压力振荡管环向排列组成的转毂是气波机的转动部件，气波机喷嘴为静止部件。工作时，由于转毂的旋转，高压气体通过喷嘴周期性地射入两端开口压力振荡管中，在管中产生包括激波、压缩波和膨胀波在内的波系运动，完成能量转换。

随着对气波机的研究更加深入，需要对其内部机理展开更加全面的研究，实现进一步提高气波机工作性能的目的。因此需要对管内的波系运动、温度变化、冷凝液滴的分布等众多流场参数进行详细测量和分析，然而现有的气波机由于转毂为转动部件，很难对压力振荡管内的流场进行测量。专利“一种单管式气波制冷器及其制冷方法”（CN1818510A）首次提出了关于旋转式气波制冷机的单管实验平台，但是其核心部件是一端开口一端封闭的压力振荡管，该管型与两端开口压力振荡管工作过程完全不同，无法实现对两端开口压力振荡管流场中重要内容的测量。专利“一种基于相对运动的简化内燃波转子实验装置”（CN104458269A）是对两端开口管静止、喷嘴转动形式的一种尝试，但该专利未考虑相邻振荡管之间的影响，不能实现管长等几何尺寸的变化，导致其结构很难满足气波机深入研究的需要。

另外，两端开口压力振荡管的管型、管径以及管长等因素对气波机性能影响较大，以往的实验平台需要加工整套不同型号的气波机转毂进行测试，费用高昂，研究周期漫长。其次，气波机在天然气工业中有着广泛的应用，然而不论是上述专利设备还是文献中现有的整机实验平台，均不能对天然气工况进行测试，使得实际气体工况下装置性能仍依赖于理论推算，设计适用于天然气介质的试验测试装置具有较好的现实意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种具备多种功能的双开口压力振荡管实验测量装置，该测试平台应考虑流场可测、管径管长可调、管型可变、可用于实际气体研究的多功能两端开口压力振荡管的测试。

本实用新型采用的技术方案是：一种具备多种功能的双开口压力振荡管实验测量装置，它包括壳体、电机、磁力联轴器和中心转轴，它还包括左空腔转盘、右空腔转盘和两端开口压力振荡管；所述壳体包含筒体、设有高压进气口、左端低温排气腔及低温排气口的左端高压进气腔体和设有高温排气口、右端中压进气腔及中压进气口的右端高温排气腔体；左端高压进气腔体与左空腔转盘之间、右端高温排气腔体与右空腔转盘之间采用迷宫密封结构，在左空腔转盘和右空腔转盘上设有喷嘴基座，高压喷嘴和高温喷嘴通过螺钉分别固定于左空腔转盘和右空腔转盘的喷嘴基座上，在高压喷嘴和高温喷嘴上射气孔的长度为两端开口压力振荡管管径的1.5到3倍；在左空腔转盘上开有不穿透的定位销孔，轴向开设环槽，使得左空腔转盘和右空腔转盘的空腔分别与左端高压进气腔体和右端高温排气腔体相连；两端开口压力振荡管通过夹具固定于壳体上，套筒式结构的筒体适应两端开口压力振荡管的长度变化而任意伸缩；针对两端开口压力振荡管的特定管长在改变筒体的长度后，由外支撑板和第一锁紧螺母固定筒体相对于轴承的位置，从而消除轴向自由度；不同的两端开口压力振荡管的管长对应着不同长度的外支撑板；随着两端开口压力振荡管管长的改变，右空腔转盘的位置也要发生相应变化，右空腔转盘在中心转轴右端任意滑动，由内支撑板和第二锁紧螺母共同限制其轴向位移，改变两端开口压力振荡管管长只需更换不同长度的内支撑板；在中心转轴右端，每隔一段距离开有一周偏角顶丝槽，偏角顶丝顶入偏角顶丝槽中，固定右空腔转盘相对于中心转轴的轴向位置。

所述夹具是由夹具基座和夹具盖两部分构成的扇形模块，夹具基座与夹具盖均为扇形，扇形的弧形与左空腔转盘和右空腔转盘上高压喷嘴和高温喷嘴的运动轨迹一致，弧长由需要研究的两端开口压力振荡管的数量来决定；夹具基座两侧设有挡板，限制两端开口压力振荡管的周向位移，夹具盖通过螺钉固定于夹具基座上，限制两端开口压力振荡管的上下位移；若在夹具基座上开一个通气口，则用于一个两端开口压力振荡管的单管实验，若按照多管排列方式开多个通气口，则用于多管实验；因此要进行单管和多管实验只需更换夹具，通气孔的尺寸和形状由两端开口压力振荡管的管径和管型决定。