涡旋式膨胀机内部流场的数值模拟研究

为研究涡旋式膨胀机内部流体的流动特性,本文在分析涡旋式膨胀机工作原理的基础上,建立了内部工作腔的二维模型。模拟计算采用了动网格和标准k-ε湍流模型,利用Fluent 6.3模拟实现了涡旋膨胀机内部气体非定常流动的动态分析,得到了不同转角时刻的压力分布和速度分布图,模拟结果表明膨胀腔内压力和速度的分布存在不均匀性。为深入研究膨胀机的工作特性提供了参考依据。     

组合变截面涡旋膨胀机的几何模型研究

从组合变截面涡旋膨胀机的几何模型入手,论述了构成涡旋膨胀机的涡旋齿各类型线的发展历史,简述了涡旋膨胀机的工作原理,分析了变截面涡旋膨胀机组合型线的构成以及利用分段法求解了不同运行时刻各工作腔腔体的解析表达式,最后利用图示法展示各工作腔腔体容积的变化规律,为后期变截面涡旋膨胀机几何模型的研究奠定了基础.     

采用涡旋式膨胀机的有机朗肯循环系统试验研究

通过搭建采用涡旋式膨胀机的小型有机朗肯循环(ORC)系统,并使用R134a、R245fa、R22和R32 4种不同循环工质,测试了ORC系统的整体性能以及涡旋式膨胀机特性。试验采用的热源温度为70～110℃,冷源温度为28.5±1℃。试验结果中,系统最高运行效率为6.75%,涡旋式膨胀机进出口的压差相对稳定,为261.2～608.8 kPa,绝热效率为79.30%～99.19%,而工质实际流量仅为理论流量的23.5%～50.6%。     

涡旋式高压气体膨胀机做功过程的热力学分析

随着天然气大量应用及其相关技术的不断发展,天然气管网的输送压力也越来越高,蕴含巨大的压力能.为充分利用天然气出口压力能及解决天然气在开采过程中降压产生的冰堵,设计一种可利用天然气自身压力发电并防堵的天然气井口涡旋式高压气体膨胀机.详细论述涡旋式高压气体膨胀机的结构及工作原理,按工程热力学、气体动力学理论对涡旋式高压气体膨胀机的旋流体进行了受力分析,并对涡旋式高压气体膨胀机工作过程进行热力学分析,在h-s图上定性地表示热力过程,获得了过程中相关参数的计算公式,对涡旋式高压气体膨胀机在不同条件下的做功能力进行实例计算,获得其在不同条件下的做功能力.为建立完整的涡旋式高压气体膨胀机设计理论提供依据.     

一种新型膨胀机的研究与仿真

针对目前传统柱塞式膨胀机效率低的问题,对液体活塞式膨胀机和列管式换热器进行集成创新,提出了一种新型高效换热及热能再利用的膨胀机,并对该膨胀机的工作原理和节能效果进行了分析,说明了该新型膨胀机具有较高的效率。考虑气动系统效率远低于液压系统的问题,本膨胀机与液压马达进行组合,实现气动马达的功能,提高了系统的效率。用FLUENT软件对该膨胀机进行了仿真,说明了该膨胀机可以实现准定温膨胀过程。利用该新型膨胀机,能有效提高膨胀机的效率和系统整体效率。     

变径基圆渐开线涡旋膨胀机几何及泄漏模型的研究

为分析基圆变化的涡旋型线对膨胀机结构性能的影响,对变径基圆涡旋膨胀机的几何特性进行了探讨.推导了各膨胀腔的容积计算方法;建立了变径基圆涡旋膨胀机的泄漏模型;讨论了不同的基圆变化规律对膨胀机型线的影响,并对其容积和泄漏进行了分析比较,得出了在基圆不断变小所展成的渐开线有较大的容积和较小的泄漏,更加适用于涡旋膨胀机.为变径...     

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。     

一种变截面涡旋膨胀机的几何模型及容积变化

提出一种圆渐开线、高次曲线、圆渐开线、双圆弧加直线修正的变截面涡旋膨胀机的组合曲线,建立其涡旋型线的数学表达式,详细描述了其腔体容积计算公式,建立几何模型。作出容积变化曲线,分析了变截面涡旋膨胀机的容积变化,并在涡旋齿头修正、基本参数相同的情况下,对比变截面、等截面涡旋膨胀机工作过程中容积变化,得出变截面涡旋膨胀机在容积变化率上比等截面涡旋膨胀机有显著提高,容积之差最大为42.19%,说明此变截面涡旋膨胀机具有更高的膨胀比,也为后续提高涡旋膨胀机的性能奠定了基础。     

变基圆半径渐开线涡旋膨胀机的研究

研究变基圆渐开线涡旋膨胀机的型线方程及膨胀容积问题。本文首先根据涡旋机正常工作的原则,推导出了变基圆半径渐开线型线构成涡旋膨胀机所必须满足的条件,然后根据变基圆半径渐开线涡旋型线的构成条件求出了变基圆半径涡旋线的型线方程。依据型线方程给出了动涡盘和静涡盘内外壁面的坐标方程,根据坐标方程画出了变基圆半径渐开线构成的涡旋腔,并分析了变基圆半径渐开线型线构成涡旋膨胀机的几何特点。最后根据涡旋腔的容积变化规律和啮合点的特性,求出了各个腔室的展角范围,并以第二膨胀腔为例,利用法向等距线法推导出了变基圆半径渐开线涡旋膨胀机各个腔室的容积计算公式,为进一步研究变基圆半径渐开线涡旋膨胀机提供了一定的理论基础。     

内啮合转子压缩机工作腔容积计算及分析

内啮合转子压缩机工作腔容积和转角变化的关系是进行压缩机热力计算的基础,目前还缺乏相应的计算公式.采用线积分的方法来计算工作腔基元面积的方法可很方便地推广到型线更复杂的内啮合转子机构中去.同时,提出了容积转角的概念,通过该转角可使计算得到的容积-转角变化关系符合传统压缩机的使用习惯.分别以内外转子为主动机构,推导了扫气容积和余隙容积的计算方法.     

余热回收型涡旋膨胀机性能试验

回收发动机冷却水的热量,建立余热回收型涡旋膨胀机系统,以提高燃油利用效率和涡旋膨胀机的工作效率,为汽车发电机提供动力,供各电子电器工作。对车用余热回收型涡旋膨胀机的速度特性、输入特性、涡旋膨胀机内泄漏情况进行了试验研究。试验结果表明:当余热回收型涡旋膨胀机的转速在1000³000r/min范围内时,其功率随着转速的提高而不断增大,并且做功效率也有所提高,内泄漏情况也有所降低;涡旋膨胀机输出功率随着气动功率的增大而增大;加装余热回收系统后,提高了涡旋膨胀机的效率;试验结果表明本系统的各项性能结果能够满足为汽车电子电器供电的应用要求。通过对涡旋膨胀机样机的性能试验,对于本余热回收型涡旋膨胀机的后期改进和对余热回收系统的优化提供一定的参考依据。     

涡旋式膨胀机泄漏损失的数值计算与分析

从涡旋式膨胀机的几何结构关系出发，通过建立静态泄漏模型，计算出理论静态泄漏速度和理论静态泄漏量。经过初步验证表明，理论计算量与实际静态泄漏量基本吻合。     

有机朗肯循环涡旋膨胀机性能试验研究

搭建了以R123为工质,设计输出功率为3kW的有机朗肯循环涡旋膨胀机试验系统,对涡旋膨胀机在不同工况下的性能进行了试验研究。试验得到涡旋膨胀机的最大输出功率为2.425kW,最高等熵效率为55%。变负载研究中涡旋膨胀机的转速变化范围为1550²165r/min。试验工况范围内,涡旋膨胀机输出功率、总机械效率随负载的增加而增加,转速随负载数量的增加而降低。     

涡旋压缩机几何模型研究

讨论了涡旋压缩机的几何参数，给出了任意圈涡旋压缩机涡圈圈数的明确定义和封闭工作腔对数的概念；在分析计算开始排气时的主轴转角的基础上，推导出压缩机从吸气开始到排气结束这一循环过程的几何容积计算公式。根据压缩机实际排气孔口结构，利用计算机绘图和曲线拟合的方法对排气过程的流通截面积进行了分析，得出了4个流通截面积以及排气孔口有效流通截面积随压缩机主轴转角的变化规律，为分析研究排气过程的流动损失奠定基础。     

ORC涡旋膨胀机旁通阀/开启阀切换工况系统性能参数变化研究

通过ORC试验台开展热态试验,获取系统稳定运行时,膨胀机旁通阀和开启阀切换后蒸发器出口压力及温度的变化以及系统其他部件性能参数变化规律。试验结果表明:膨胀机旁通阀和开启阀切换时,系统总的阻力特性会发生变化,继而隔膜泵的出口压力随系统阻力特性发生变化,从而导致ORC各部件都出现对应的性能参数变化。通过阻力变化特性和设备响应规律的研究,为膨胀机和减压阀匹配设计以及膨胀机故障诊断提供了相关的指导。     

涡旋型线几何理论及耦合机理研究

在涡旋压缩机型线设计研究中,提出了涡旋型线的暂渐开与暂啮合理论,阐述了暂渐开中心、暂渐开区域、暂渐开角、暂啮合区域及暂啮合角等几何概念,研究了多种涡旋型线的特征几何特性和暂啮合区域所对应的暂啮合角之间的耦合机理,借以作为涡旋压缩机型线性能优劣及加工难易的判定理论。研究结果表明:正奇多边形渐开线型线的暂啮合角等于其特征几何外角的一半;正偶多边形渐开线涡旋型线的暂啮合角恰好等于其特征几何外角;随着多边形边数的增加,暂啮合区域所对应的暂啮合角从180°逐步减小,当特征几何边数趋于无穷多边形时,涡旋型线的暂啮合区域所对应的暂啮合角将趋近于0。通过涡旋型线几何特性和耦合机理的研究,证明了无穷多边形渐开线所构成的涡旋型线压缩机振动最小,运行最平稳,能效比最高。提出的涡旋型线耦合机理,为涡旋压缩机型线的研究拓宽了思路。     

新型组合曲线涡旋压缩机容积特性研究

针对一种新型的组合型线的涡旋压缩机，系统地研究了该型线的压缩机各个压缩腔行程容积的求法，使得各个压缩腔随着曲柄转角的变化在不同段曲线的容积可以清楚的求出，为准确计算该型线的压缩机动力学及性能指标提供了依据。     

多涡旋齿涡旋压缩机的可用啮合型线研究

为了拓宽多涡旋齿可用啮合型线的种类,提出正多边形渐开线可作为多涡旋齿的啮合型线,如边数分别为4,8,12…和6,12,18…的正多边形渐开线可作为双涡旋齿和三涡旋齿的型线,得出边数为2iZ(i=1,2,3…)的正多边形渐开线可作为Z涡旋齿的啮合型线。归纳出一对圆弧及圆渐开线作为多涡旋齿啮合型线的条件,并确定了圆弧与圆渐开线的多种组合型线也可作为多涡旋齿的啮合型线。