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。     

有机朗肯循环封闭式膨胀机内置发电机排气冷却问题研究

采用全密封、内置发电机的封闭式膨胀机是有机朗肯循环重要的发展方向,利用膨胀机排气来冷却发电机是一种简单易行的技术路线。但有机朗肯循环中膨胀机排气温度相对较高,对发电机的冷却效果需要专门研究。根据集总参数思想建立了发电机等效热路模型,研究不同工况下发电机定子绕组最高温度和温升的变化规律。结果表明：在一定的冷凝温度下,随着蒸发温度的增加,定子绕组最高温度及温升均增加,分别可达151℃和85℃;而在一定的蒸发温度下,随着冷凝温度的提高,上述参数呈现下降的趋势,在冷凝温度为30℃时,最高温度和温升分别可达126℃和65℃。     

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.     

电子芯片冷却用微型制冷系统实验研究

电子器件和芯片性能的提高带来电路及其芯片的散热问题日益突出,迫切需要开发研究高效的电子冷却系统,蒸汽压缩式制冷被认为是最具应用前景的制冷方式。针对一套用于电子冷却的微型蒸汽压缩制冷系统,在固定制冷负荷为101.4 W时,通过实验研究了制冷剂充注量和毛细管长度的不同匹配对系统压力、蒸发器侧的制冷效果、压缩机功耗及性能系数的影响关系。结果表明：增加充注量或减短毛细管长度都会导致蒸发压力升高,两热沉被冷却至平衡时的表面温度也升高,且压缩机功耗增大,系统性能系数下降。当充注量为120 g、毛细管长度为3 m时,实验系统的整体性能较好,两组热沉温度能维持在约12 ℃不变,压缩机功耗41 W,系统制冷COP能达到2.48。     

变冷凝环境条件下基于准二级膨胀单螺杆膨胀机的有机朗肯循环性能优化EI北大核心CSCD

冷凝环境条件的季节性变化会对有机朗肯循环系统的性能和膨胀机的运行工况产生重大的影响。采用新型准二级膨胀单螺杆膨胀机是确保有机朗肯循环系统实现跨季节高效运行的有效举措。该文通过建立准二级膨胀单螺杆膨胀机和变冷凝环境条件下有机朗肯循环系统的耦合模型,揭示了冷凝环境条件、准二级膨胀单螺杆膨胀机的性能和有机朗肯循环最佳工况点之间的关联机理。同时,对准二级膨胀单螺杆膨胀机的内容积比进行优化分析。结果表明:引入速度膨胀过程可以降低膨胀机的最优内容积比,提高膨胀机的最佳等熵效率,其中最优内容积比从6.0降低到4.86,此时对应的最佳等熵效率从0.679增加至0.692。循环净功率和净效率均存在最优值,当湿球温度为5℃,内容积比为4.0时,循环净功率最高达13.87kW,内容积比为8.0时,循环净效率最高达12.66%;利用准二级膨胀单螺杆膨胀机可以显著提升变冷凝环境条件下有机朗肯循环系统的性能,系统最大净功率和最大净效率分别提升了4.51%和0.59%。     

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%.