高效稳定双罐式液体活塞近等温膨胀过程热力性能研究

摘要

为确保双罐式液体活塞膨胀过程的连续稳定运行，提出了一种创新的液体活塞近等温膨胀运行方式。该运行方式下，膨胀阶段完成后液体活塞进入膨胀后的吸气阶段，实现罐体水位的下降，从而保证了循环稳定性。通过建立相关的热力学模型，探究了高压空气在近等温膨胀过程中的热力性能变化特性，并揭示了不同运行特征下液体活塞近等温膨胀的释能规律。研究结果显示：该运行方式使系统在第二次循环后进入稳定循环阶段；系统呈现出较好的等温性能，当膨胀比为5时，循环过程中空气最低温度达到282.3 K;空气与液滴换热占比随喷嘴数量的变化较为显著，喷嘴数量由2增加至18时，空气与液滴换热占比由20.2%增加至72.8%;在单个循环周期时长为4 800 s时，液体活塞膨胀释能效率和液体活塞膨胀释能量提升率都达到最大值，分别为84.6%和18.1%;液体活塞运行条件不同情况下，最佳喷淋时刻的无量纲压力存在差异。该研究为提高双罐式液体活塞近等温膨胀过程的稳定性提供了新的方案。

关键词

液体活塞 / 近等温膨胀 / 热力性能 / 喷淋

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52106052); 陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2021JQ-047)