压缩空气小型发电系统的性能分析

为了研究压缩空气小型发电系统的性能,首先搭建试验平台并对系统各部分建立数学模型,其次基于试验平台和MATLAB/Simulink软件对系统进行试验验证和仿真研究,验证了仿真模型的合理性。进而获得不同进气压力和转速工况下发电系统的输出功率和效率特性。结果表明：该系统的输出功率随着进气压力的增加而增加,当系统进气压力为0.7 MPa,膨胀机输出转速为3000 r/min时,随着输出电压的增大,系统的输出功率先增加后趋于稳定,最大输出功率可达5.98 kW;不同的输出功率对应的最佳发电效率不同,当输出功率为1 kW和5 kW时,系统的发电效率分别为63.2%和76.7%;当气罐容积为500 L,储气罐初始压力为6 MPa,进气压力为0.7 MPa时,系统至多可以满足5.98 kW的输出功率工作2209 s。     

膨胀比对活塞式膨胀机工作特性影响的研究

活塞式膨胀机在压缩空气储能领域具有广泛的应用,但是效率低,很大程度上限制了其发展。为改善活塞式膨胀机的工作性能,通过MATLAB建立活塞式膨胀机的仿真模型,通过实验方法验证仿真模型的准确性,以输出功率和效率作为性能指标对活塞式膨胀机进行研究,分析了进气压力、间隙容积、进气持续角对膨胀机输出特性的影响。结果表明：在恒定工况下,随着进气压力的增大,膨胀机的输出功率增大,但效率降低;在稳定的进气压力下,膨胀机存在最优间隙容积与进气持续角;活塞式膨胀机的效率随进气持续角的增大而降低,进气持续角越大膨胀机输出功率随转速的升高下降斜率增大;3 MPa的进气压力下,膨胀比为2.18时膨胀机的效率最佳,进气持续角为90°时膨胀机输出功率最优,在转速为570 r/min时输出功率达最大4.29 kW、效率达到19.6%。为可变膨胀比活塞式膨胀机的设计提供了理论依据。     

太阳能与热泵复合供暖系统流量优化研究

为进一步提高能源利用率，降低综合运行成本，对太阳能-空气源热泵复合供暖系统的流量进行了优化研究。首先利用TRNSYS仿真软件建立了系统模型，然后以采暖季总运行成本最小为优化目标，以三个循环回路的流量为优化变量，以热舒适性评价指标为惩罚函数，采用模式搜索算法进行了优化计算，给出了流量的最优值，并与用传统方法给出的设计值进行比较。结果表明，优化后系统总运行成本更低（可降低21.5%）。研究结果可为太阳能与热泵复合供暖系统优化提供参考。     

喷雾时刻对等温压缩空气储能系统性能的影响

为了研究压缩过程与喷雾换热过程的耦合关系，首先对喷雾换热等温压缩空气系统数学模型进行建立；其次通过实验数据验证了模型的准确性；最后研究了喷雾启闭时刻对系统总效率的影响，同时分析了不同压缩比和活塞速度与喷雾关闭时刻的关系。研究结果表明：给定0.12 m的气缸行程，当压缩比为2,活塞速度为0.1 m/s时，在下止点开启喷雾，0.3 s后关闭，系统总效率最优为87.73%,相对于压缩过程一直喷雾情况下的效率提高了7.63%。当活塞速度为0.15 m/s时，压缩比从2增大为5,最优喷雾关闭时刻从0.3 s增大为0.5 s。当压缩比为3时，活塞速度从0.1 m/s提升为0.2 m/s,最优喷雾关闭时刻从0.5 s减小为0.3 s。     

气动执行器排气利用系统无因次效率分析

为实现气缸排气回收再利用，提出气动执行器排气利用系统。根据系统工作过程，利用能量方程、气体状态方程等建立气动执行器排气利用系统基础特性模型。将基础特性模型转换为无因次模型，使用MATLAB/Simulink工具对无因次模型进行仿真，并分析了影响排气再利用效率的主要参数。结果表明：排气再利用效率主要由供气气罐无因次体积、无因次进气口有效面积、无因次有杆腔面积及无因次固有周期决定，影响率分别为30.45%,17.44%,13.55%,13.21%;对确定的气动执行器系统，可以通过增大供气气罐供气压力、减小供气切换判据来提高再利用效率。