变负荷下单螺杆制冷压缩机复合滑阀能量调节机构特性

为了解决不同环境工况下单螺杆制冷压缩机内外压比不等的问题,以提高运行效率,提出采用复合滑阀新型能量调节机构.复合滑阀能量调节机构可同时实现气量和内容积比调节.基于单螺杆制冷压缩机的工作特点,确定了某单螺杆制冷压缩机复合滑阀的结构参数;分析了旁通口起始位置和串气槽对不同负荷下内容积比的影响;建立了有效旁通面积的计算模型,得到不同负荷及滑阀起始位置对有效旁通面积的影响,为部分负荷工作特性研究奠定了基础.研究表明:复合滑阀可以实现满负荷内容积比较大范围调节,部分负荷时,随着气量的减小,内容积比随之增大,串气槽可以有效缓和其增大,滑阀起始位置越靠近排气端,内容积比和气量突跳量越大;有效旁通面积和持续时间随着负荷减小而增大,旁通口起始位置在不越过封闭螺旋线的条件下应尽量靠近进气端,以提高部分负荷压缩机的工作性能.     

带经济器补气的单螺杆压缩机空气源热泵系统模拟分析

为了深入研究带补气过程的单螺杆压缩机内部的工作过程,介绍了带经济器的单螺杆压缩机空气源热泵系统循环原理,并以R22为工质,建立了描述经济器补气压缩过程的热力学模型.以非稳定流动开口系能量方程、质量守恒方程以及实际气体状态方程等建立以螺杆转角为自变量,以工作腔内压力、温度和质量等为应变量的多元一阶线性微分方程组.利用四阶龙格-库塔法进行分析求解,得到相应螺槽内工质相关物性参数随螺槽容积的变化规律.结合单螺杆压缩机的结构型线,建立了描述单螺杆压缩机经济器补气过程更为全面的计算模型,以及单螺杆压缩机补气过程中循环耗功的计算方法,利用该模型计算分析了经济器补气过程中,不同蒸发温度下单螺杆压缩机的制热量、耗功率以及能效比等相关参数.通过与常规无经济器补气过程的空气源热泵系统对比分析得出,经济器补气过程对压缩腔内工质的工作过程影响较大,具有经济器补气结构的空气源热泵系统的制热性能和能效比均可以得到有效的提高.     

冷却水流量对ORC系统性能影响的实验研究

采用自主研发的单螺杆膨胀机作为机械动力,实验研究了冷却水流量对ORC余热发电测试系统及单螺杆膨胀机性能的影响。实验结果表明：当冷却水流量从8 m³·h^-1升至19 m³·h^-1时,单螺杆膨胀机输出功和轴效率分别从4.31 kW、36.38%增至5.15 kW、41.1%,分别增加了19.5%、13%。针对本实验系统,在考虑润滑油泵、工质泵、冷却水泵和冷却塔风扇等所有系统辅机功耗之后,当冷却水流量为12 m³·h^-1时,系统净输出功和系统净效率达到最大值,分别为2.44 kW和2.47%。通过研究冷却水流量对ORC系统性能的影响,为ORC冷却系统的设计和优化系统性能提供重要的实验依据。     

冷却水流量对ORC系统性能影响的实验研究

采用自主研发的单螺杆膨胀机作为机械动力,实验研究了冷却水流量对ORC余热发电测试系统及单螺杆膨胀机性能的影响。实验结果表明:当冷却水流量从8 m~3·h~(-1)升至19 m~3·h~(-1)时,单螺杆膨胀机输出功和轴效率分别从4.31 kW、36.38%增至5.15 kW、41.1%,分别增加了19.5%、13%。针对本实验系统,在考虑润滑油泵、工质泵、冷却水泵和冷却塔风扇等所有系统辅机功耗之后,当冷却水流量为12 m~3·h~(-1)时,系统净输出功和系统净效率达到最大值,分别为2.44 kW和2.47%。通过研究冷却水流量对ORC系统性能的影响,为ORC冷却系统的设计和优化系统性能提供重要的实验依据。     

PC型单螺杆压缩机主要几何关系的分析

为了解决PC型单螺杆压缩机设计中理论输气量、排气压力和耗功的计算问题,对其螺槽容积、扭矩数学模型、封闭螺旋线和排气孔口进行了研究.首先对PC型单螺杆啮合过程中,星轮齿的侵入面积和形心进行了公式推导;其次建立了单螺槽容积、密闭螺槽容积、任意时刻螺槽容积和扭矩的数学模型,给出了封闭螺旋线及排气孔口大小的公式.并且以螺杆直径为117 mm的PC型单螺杆压缩机为例,分析结果表明:利用Pro/E软件建立了单螺槽的实体模型,测量体积发现与计算体积误差在3.771%左右;瞬时扭矩随着进气压力的不同呈现周期性变化;扭矩比值接近1,并且扭矩比与进气压力无关.为PC型单螺杆压缩机的设计和计算提供理论依据.     

高压单螺杆膨胀机初步性能试验

为了回收天然气门站中6 MPa以下输气管道的压力能,自主研发了螺杆直径117 mm的高压单螺杆膨胀机.以高压空气为工质对高压单螺杆膨胀机进行了初步性能测试.通过改变高压单螺杆膨胀机进出口压力和转速,得到了各性能参数的变化规律.试验结果表明,高压单螺杆膨胀机的最大进口压力为5.8 MPa、最大输出功率为56.5 k W、容积效率为91.8%,轴效率为51.9%,最小气耗率为66.4 kg/(k W·h);容积效率随着转速的增加而增加,在高转速时,进口压力对其影响较小,低转速时影响较大;轴效率随着转速的增加而增加,随着进口压力的增加先增加后逐步稳定;高压单螺杆膨胀机采用轴向排气技术,减弱了欠膨胀程度,拓宽了膨胀机高效运行范围.通过以上试验性能研究,为下一阶段利用高压单螺杆膨胀机建立压力能回收示范项目提供技术支持.     

水润滑单螺杆空气压缩机性能影响因素的试验研究

为了深入研究水润滑单螺杆空气压缩机性能的影响因素，设计制造了一台水润滑单螺杆空气压缩机，并搭建了测试试验台，通过试验研究了不同转速、排气压力和喷水流量对水润滑单螺杆压缩机性能的影响.结果表明，增加转速可以减小泄漏量，提高压缩机的性能.其余工况不变，只增大喷水流量时，可以提高压缩机的水气比，增强水气之间的换热和压缩机的密封效果，进而提高水润滑单螺杆空气压缩机的各项性能.如转速为3 000 r/min、排气压力为0.50 MPa时，喷水流量由50 L/min提高至80 L/min,压缩机的容积效率提高5.15%,绝热效率提高2%,比功率降低0.26 kW/(m³·min^-1).由于水的黏度远小于润滑油，因此为了保证压缩机的性能，水气比要高于同工况下的油气比.在额定转速3 000 r/min下，排气压力为0.50～0.65 MPa时，建议的水气比范围为2.94%～3.48%.