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摘要
为满足某大功率自由活塞斯特林发电机(FPSG)冷端散热需求，设计了由995根换热管构成的管壳式冷却器。构建了FPSG热-动力学耦合模型，基于根轨迹分析方法确定了使系统实现起振的冷却器结构参数范围，并探究了冷却温度及冷却器无益容积对系统运行频率、活塞相位角和PV功的影响；基于Sage平台构建了FPSG热力学仿真模型，优化了冷却器结构参数，对冷却器的换热性能进行了实验研究。研究结果表明：当冷却温度和冷却器无益容积增大时，运行频率逐渐减小，活塞相位角逐渐增大；PV功随冷却温度的升高而减小，随冷却器无益容积的增大而先增大后减小；冷却温度的最佳取值范围为275～305 K,冷却器无益容积的最优值为250 cm3;换热管最佳长度与内径分别为80 mm与2 mm;冷却器的最大散热功率为21.11 kW。该研究结果可为自由活塞斯特林发电机管壳式冷却器的优化设计提供参考。
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