涡旋式膨胀机热力过程分析与实验研究

从涡旋式膨胀机的几何结构关系出发,对其热过程进行理论分析,导出涡旋式膨胀机的最小膨胀比、理论行程膨胀比和理论等熵效率等理论性能参数,并进行了初步的实验验证。指出造成涡旋式膨胀机实际过程中等熵效率偏低的主要原因是涡圈间隙内的泄漏损失以及其它不可逆水力损失。     

小型制冷装置二氧化碳膨胀机的研究

随着自然工质CO2研究的进一步发展，为了提高系统的COP，采用膨胀机取代节流阀的方法越来越受到人们的重视。首先介绍了采用膨胀的CO2跨临界循环的系统流程，选取典型工况分别对活塞式、螺杆式、转子式和涡旋式膨胀机进行了热力计算，并结合CO2超临界膨胀过程的特点和生产工艺，初步确定了各种型式膨胀机的结构尺寸。通过对比分析各种膨胀机的功率匹配特性，确定了不同应用场合膨胀机的选型原则和技术可行性。在此基础上，重点分析和讨论了适用于小型制冷装置的二氧化碳涡旋式膨胀机。通过初步的结构设计，提出了影响膨胀机性能的关键几何参数，并进行了理想涡旋膨胀机的热力分析，旨在为研究和设计CO2膨胀机样机提供理论依据和设计经验。     

两相涡旋膨胀机的性能及实验研究

涡旋膨胀机的结构特点决定了其运行性能的变化规律。对涡旋膨胀机真实气体理想(等熵 )膨胀过程进行了理论分析 ,提出了涡旋膨胀机真实气体设计压比的概念和计算方法 ,并进行了实验研究。     

CO2双缸滚动活塞膨胀机的实验研究

通过实验研究分析了CO2双缸滚动活塞膨胀机的中间通道对其效率及膨胀比的影响。对CO2双缸滚动活塞膨胀机的中间通道进行了改进,同时减小了中间通道的长度和直径,并进行了相关实验,结果表明:膨胀机的入口最优工况为26℃,6.5MPa,回收功率最高达到200W,效率最高达到42.3%。在各种实验工况下,测得的膨胀比已经达到了2.2左右,已经比较接近CO2双缸滚动活塞膨胀机的设计膨胀比2.5,但仍有改进的空间。     

一种利用涡旋机械的绿色天然工质制冷空调器

通过对空气制冷循环 (逆向Braytoncycle)和由碳氢化合物 (如丙烷、丁烷等 )与阻燃气体 (如氮气、二氧化碳等 )配组成具有安全、不燃、无毒、无公害的绿色天然制冷工质进行研究的基础上 ,提出了一种利用涡旋式膨胀机与压缩机的绿色天然工质制冷空调器。由于换热器和膨胀机的工作工况为多元非共沸物两相工况 ,因而单位质量制冷 (热 )量大 ,有利于设备紧凑、成本降低 ;涡旋式机械由于结构简单、运行平稳、噪音低、效率高、转速低 (75 0～ 30 0 0 )r/min等优点 ,完全适用于中小型空调器 ;膨胀功直接为压缩机所利用 ,因而 ,比蒸气压缩式空调器具有更高的制冷系数。此外 ,还就温度滑移问题提出了相应的对策     

双螺杆膨胀机的热力过程和应用

本文在螺杆压缩机理论研究的基础上,开展了螺杆膨胀机热力过程的研究。在相关设计理论的指导下,对余热回收技术和热力过程进行了研究。这些技术在双螺杆膨胀机新产品开发过程中已经得到成功应用,使发电机组的发电量得到显著提升,为双螺杆膨胀机产品的批量生产和推广奠定了基础。     

一种利用涡旋机械的绿天然工质制冷空调器

通过对空气制冷循环（逆向Brayton cycle)和由碳氢化合物（如丙烷、丁烷等）与阻燃气体（如氮气、二氧化碳等）配组成具有安全、不燃、无毒、无公害的绿色天然制冷工质进行研究的基础上,提出了一种利用涡旋式膨胀机与压缩机的绿色天然工质制冷空调器。由于换热器和膨胀机的工作工况为多元非共混物两相工况,因此单位质量制冷（热）是大,有利于设备紧凑、成本降低;涡旋式机械由于结构简单、运行平稳、噪音低、效率高、转速低（750－3000）r/min等优点,完全适用于中小型空调器;膨胀功直接为压缩机所利用,因此,比蒸气压缩式空调器具有更高的制冷系数。此外,还就温度滑移问题提出了了相应的对策。     

单级高压透平膨胀机

单级向心透平膨胀机,在低温空分技术上得到了越来越多的应用。不久以前,绝热效率为0.82、0.89的这种高效率膨胀机还是应用于比较大型的空分装置上,其特性条件为:膨胀比∏=P_0/P_2=4~6(P_0和P_2分别为透平膨胀机进出口气体压力);等熵焓降Δi_s≈6~8仟卡/公斤;进口容积流量V_0=200~4000米~3/时。     

有机朗肯循环模拟及涡旋式膨胀机的性能研究

近些年来,太阳能作为一种可再生能源受到了广泛的关注。其中利用太阳能集热器实现100℃以下高效的热量回收,是一种普遍且有效的太阳能利用方式。采用有机朗肯循环与100℃的低温热源相结合进行发电,目前也逐渐受到了研究人员的关注。考虑到膨胀机是有机朗肯循环的核心部件,本文选择了R600制冷剂作为ORC系统的工质,对其进行了计算以及热力学性能分析。同时搭建了利用压缩空气来驱动的涡旋式膨胀机性能研究的实验台。从ORC的理论分析得,当热源温度为78~97℃,环境温度为30℃,可以获得0.7~1kW的电量,效率为0.84~0.89。利用压缩空气模拟R600,当温度从75℃变化到95℃,对应的压力从0.8MPa变化到1.2MPa,膨胀机出口压力控制在0.28MPa,等熵效率维持在0.7左右。膨胀机的功电转化效率随着膨胀机理想输出功的增加而降低。     

低温热能朗肯循环发电系统中两相膨胀性能研究（英文）

设计建造了实验装置验证R134a低温热能发电系统中湿蒸汽膨胀性能,在饱和蒸汽做功的研究基础上,在蒸发器与膨胀机之间引入液体管道,通过干饱和蒸汽和饱和液体混合形成湿蒸汽并膨胀做功。实验结果表明,干度为0.9—1.0时两相膨胀可以一定程度上提高发电效率,与理论研究相反;干度更低时发电量低于饱和蒸汽,符合理论分析结果。分析认为,小部分液体参与膨胀过程可以有效提高膨胀机密封程度,降低泄露损失,是发电量呈现小幅上升的关键原因。本研究为低温热能发的系统的设计提供了理论和实验依据。     

高膨胀比、大焓降气体轴承透平膨胀机的设计

介绍高膨胀比、大焓降、中小气量气体轴承透平膨胀机的两种流程设计方案:单级膨胀和两级膨胀,分析两种流程方案的优缺点,通过实例比较得出两级膨胀流程在膨胀机运行稳定性方面具有优势。     

单螺杆膨胀机散热损失的实验研究

单螺杆膨胀机作为有机朗肯循环系统中最适合的膨胀机类型之一,其性能对循环系统有重要影响。本文实验研究了有机朗肯循环系统中单螺杆膨胀机机壳及润滑油的散热损失及其在不同工况下对膨胀机性能的影响。实验结果表明,当进气温度由80℃升至123℃时,单螺杆膨胀机的散热损失增大,其中润滑油散热损失为主要散热损失,其散热量从0. 5 k W增至1. 05k W。随着膨胀比的增加,各散热损失占比逐渐减小。其中,当进气温度由80℃升至123℃时,机壳散热损失占比为5. 1%～2. 5%,润滑油散热损失占比为16. 1%～9. 5%。说明随着进气温度的增加,膨胀机性能逐渐改善,工质气体通过散热损失的能量比例逐渐减小,散热损失对膨胀机性能的影响逐渐减小。     

氦透平膨胀机相似模化方法分析与实验验证

由于氦透平膨胀机在设计工况下进行低温性能测试的实验平台和配套设施很难满足要求，且低温工况较难达到，因此通常用膨胀机在空气中的实验来检验其性能，并通过相似模化方法得到膨胀机低温下的性能。通过分析工质在透平膨胀机中的流动及能量转化过程，发现特性比U₁/C_S、膨胀比P₁/P₂、马赫数Ma、雷诺数Re是影响膨胀机性能的关键参数。结合相似理论，以透平膨胀机变工况性能预测程序计算结果为依据，筛选出了以U₁/C_S为第一相似准则，以Ma、k^-1·Ma^-2、Ma·k^-1、k·Ma²作为第二相似准则的四组相似准则数。以流体动力学计算结果为依据，从四组相似准则中选择出了模化误差最小的相似准则，即U₁/C_S与Ma·k^-1组合。结果表明：相似模化前后氦气与空气透平膨胀机间等熵效率的最大误差在±1.4%以内，且在内部流场预测(马赫数...     

适用于变工况的组合式CO_2球形膨胀压缩机研究

介绍新型的适用于变工况的组合式CO2球形膨胀压缩机的结构特点,并将其与往复式、涡旋式、滚动转子式膨胀压缩机进行对比分析,论述这种CO2球形膨胀压缩机效率高的特点。     

CO2跨临界循环带膨胀压缩机系统热力学分析

膨胀压缩机是一种膨胀功回收装置，膨胀机的膨胀功全部用于提供给辅助压缩机作为输入功，以驱动压缩机完成压缩过程。膨胀压缩机在系统中可以与主压缩机串联和并联，由于布置形式不同，则压缩机的流量和压比改变，导致系统循环性能系数也发生变化。本文利用简单的压缩机模型，对CO2跨临界循环带膨胀压缩机的两种不同布置系统形式进行了分析，并在理想等熵情况和考虑压缩机和膨胀机效率情况下进行了对比，得出串联模式系统的中间压力不能达到系统最优中间压力，串联模式系统COP总是高于并联模式系统。     

蒸气压缩式制冷系统中能量回收旋叶膨胀机的几何理论研究

用膨胀机代替节流阀,回收利用膨胀功,是提高制冷空调系统能效比的有效途径.在传统旋叶式膨胀机的基础上,开发了一种可用于R410A制冷空调系统、具有高膨胀比的新型两级旋叶式膨胀机.介绍了该膨胀机的设计方法,给出了标准空调工况下的计算结果,详细讨论了两级旋叶式膨胀机的工作过程,并对两级膨胀机与传统旋叶式膨胀机的区别进行了论述,最后分析了滑片倾角对工作腔基元容积的影响,结果显示,滑片倾角对工作腔基元容积的影响很小,在膨胀机的设计过程中忽略滑片倾角的影响是合理可行的.     

单阀活塞膨胀机热力分析

本文叙述了单阀活塞膨胀机工作循环的热力过程,论证了其相互关系,并提出单阀。活塞膨胀机试验研究的某些问题,关于设计计算以及特性曲线讨论,本文暂未论及。     

国产首套氢气膨胀机组在杭氧膨胀机公司研制成功

杭州杭氧膨胀机有限公司两台氢气介质膨胀机组在完成研发设计、生产制造、机械运转试车、仪表电气整体组装和氦气密封检漏等一系列工作后,目前正在用户现场安装。该氢气膨胀机组应用于石油化工PDH项目。不同于空分设备配套膨胀机用普通空气或氮气为工作介质,氢气膨胀机是以氢气为主的混合气体为介质,其中氢气占比超过     

KDN-150/1OY型高纯制氮设备的研制

介绍哈氧厂新研制的高纯制氮设备的参数、流程、特点及低耗的分析。采用返流气膨胀循环、L型无润滑空压机、气体轴承透平膨胀机、氮气带压(7kgf/cm2)输送。技术指标:气氮工况为150Nm3/h及液氮~10l/h; 液氮工况为~30l/h,纯度均5ppmO2;塔回流比0．665,膨胀机进气压力3．5kgf/cm2。一年多来运行稳定,性能良好。图1。     

全封闭式涡旋膨胀机在车用有机朗肯循环中的特性研究

本文针对中低温余热特性搭建了2kW目标发电量的小型有机朗肯循环发电系统。实验研究了全封闭式涡旋膨胀机在有机朗肯循环系统中的参数特性。通过改变膨胀机进出口的状态,研究了运行压比和转速对于膨胀机单体及系统性能的影响。性能参数主要包括等熵效率、容积系数、循环热效率及循环净功。结果表明:膨胀机运行压比是影响系统性能的重要参数,循环净功随压比的增大而增加,循环热效率及膨胀机的等熵效率随压比变化均存在最优值;考虑内泄漏及摩擦损失等影响,最优运行压比一般应略大于膨胀机设计比;提高膨胀机转速能有效减少内泄漏损失。