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。     

涡旋膨胀机的性能模拟

为了研究涡旋膨胀机的性能特点,从等截面和变截面涡旋膨胀机的几何模型出发,分析了等截面和变截面涡旋膨胀机容积在一个运转周期内的变化情况。基于质量和能量守恒构建了涡旋膨胀机的整体数学模型,通过对数学模型的求解,得到了涡旋膨胀机工作腔内工质的压力、温度和质量随主轴转角的实际变化规律。通过对涡旋膨胀机数学模型的定量化分析,揭示了等截面和变截面涡旋膨胀机几何参数对其性能的影响规律,为涡旋膨胀机类型的选择以及涡旋膨胀机的性能优化研究打下了基础。     

二氧化碳摆动转子膨胀机的设计与受力研究

设计开发了二氧化碳摆动转子膨胀机,代替节流阀减小节流损失。研究给出了膨胀机摆动转子进行受力分析情况,对关键部件摆动转子进行了应力与变形的计算。结果发现膨胀机的摆杆两侧的摩擦力很大,将会导致此处的摩擦损失增大。与滚动活塞膨胀机相比,摆动转子膨胀机的总力矩更大,更有利于膨胀机的运行。计算结果表明,摆动转子膨胀机结构上有优势,承压能力很好,适于在高压差下工作。     

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。     

膨胀机控制系统的实现

简述了膨胀机的工艺流程与硬件配置,详细介绍了膨胀机控制系统的控制功能,包括膨胀机的启停、回流阀及喷嘴等主要控制功能的实现。     

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.     

带膨胀机的CO2空调系统循环的研究

设计并比较了3种具有可行性的CO2跨临界循环.计算结果表明,当膨胀机效率大于19%时带膨胀机的两级压缩循环较双级节流循环的要好,膨胀机效率大于45%时,带膨胀机的单级压缩循环COP比双级节流循环要高.另外,通过引入当量温度分析法,将带膨胀的CO2跨临界循环与R134a循环进行了对比.结论是CO2双级带膨胀机循环的稳定性好,当量冷凝温度较大时单级带膨胀机循环性能高于R134a循环,当量冷凝温度较低时,R134a循环性能与双级带膨胀机循环不相上下.     

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。     

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。     

空气系统中滑片膨胀机热力性能的试验研究

研制了一台双作用滑片膨胀机,搭建了以空气为介质的膨胀机性能试验台,对所研制的滑片膨胀机热力性能进行了测试,对影响膨胀机性能的主要因素进行了定量分析.试验结果表明:容积效率随膨胀机的转速增加而增大,在1000r/min之后基本保持在35%左右;当进、排气压力差不变时,膨胀机输出功随压比增大而增大,当压差不变时,存在最佳压比使绝热效率达到最大值26%;在进、排气压力不变时,随着转速的增加绝热效率在900r/min会出现最优值28%.进一步分析表明,泄漏和摩擦损失是影响膨胀机效率的关键因素.     

空调制冷CO2膨胀机研究分析

根据现有气体膨胀机和压缩机的技术以及对目前空调制冷CO2膨胀机研制状况的分析。比较了几种不同形式的膨胀机，给出CO2膨胀机研制过程中的难点。指出研究CO2膨胀机的关键在于耐压和泄漏的解决。     

应用于跨临界CO_2压缩循环的双转子滚动活塞式膨胀机的研究

由于二氧化碳制冷系统的制冷效率与人工合成制冷剂相比处于劣势,故采用跨临界循环,并利用膨胀机回收膨胀功以减少膨胀过程的能量损失,达到提高整个循环效率的目的。针对目前膨胀机存在的诸多问题,设计应用于跨临界CO2压缩循环的新型双转子滚动活塞膨胀机。该膨胀机的一级气缸始终与进气管连通,二级气缸始终与排气管相通,随着转子的转动在两气缸之间形成膨胀空间,因此,不需要专门的进气控制装置。对膨胀机的运行过程进行理论分析和设计计算,得出主要结构参数,并进行受力和力矩计算。分析结果表明,在膨胀过程中,一级转子的总力矩始终为正值,膨胀将结束时两转子的总力矩变为负值。在角度θ2之前,二级转子的驱动力矩大于一级转子的驱动力矩,在角度θ2之后,一级转子的驱动力矩更大。     

采用螺杆膨胀机的ORC系统特性试验研究

有机工质朗肯循环（Organic Rankine cycle,ORC）能回收工业余热产生高压蒸气,并由膨胀机输出机械功,是一种具有广泛应用前景的节能技术。工质泵和膨胀机作为ORC循环运行的两大核心机械,实现不同热源流量或温度条件下,工质泵频率和膨胀机转速的匹配,可有效提高ORC循环效率。基于ORC循环的热力学分析,选用R245fa作为循环工质,采用适用性广、可靠性高的螺杆膨胀机,设计并搭建了ORC系统试验台,根据试验结果,重点研究螺杆膨胀机转速、工质泵频率及蒸发器出口过热度对系统性能的影响。结果表明：膨胀机转速的增加会使得系统中工质的循环流量上升,但对蒸发压力的影响较小;存在与工质泵频率相匹配的最佳膨胀机转速,使得系统的循环热效率达到最大;工质泵频率增加时,工质的循环流量和蒸发温度也随之增大,蒸发器换热量、膨胀机输出功率及系统循环热效率都有所上升;蒸发器出口过热度的变化基本不会影响系统热效率。     

CO2跨临界膨胀机循环最佳高压压力计算

CO2跨临界制冷循环存在最佳高压压力，对应着最大COP。但是，膨胀机循环的最佳高压压力与节流阀循环的最佳高压压力不同。CO2膨胀机循环的最佳高压压力主要受压缩机效率、膨胀机效率、气体冷却器出口温度以及蒸发温度等参数的影响。当压缩机和膨胀机的效率一定时，CO2节流阀循环的最佳高压压力比膨胀机循环的高。为了计算方便，对膨胀机循环的最佳高压压力进行了计算和数据回归，并给出了计算关联式。     

CO2跨临界循环膨胀机回收功的实验研究

详细介绍了带膨胀机的CO2跨临界循环系统的装置特点和运行测试机理。通过对膨胀机回收功的实验研究，给出了影响CO2膨胀机运行效率的因素，这对提高膨胀机以及循环系统的效率有着重要作用。     

全自动立式胀管机研制

介绍了空调器换热器生产线专机全自动立式胀管机的研制，论述了这种胀管机的结构与特点及其关键部件的处理方法，并对这种胀管机的运行情况进行了分析     

多波长激光扩束器的光学设计

在激光雷达以及光谱仪定标时常常需要较宽以及高准直性的激光光束。设计了一出射光束为16mm,扩束比为20倍的激光扩束器光学系统。通过移动激光扩束器的物镜与目镜间隔,可以实现光谱范围在543.5~850nm的激光扩束;比较了使用该激光扩束器发射的准直激光束与理想的单色平行光充满成像光谱仪的入瞳孔径后成像光谱仪传递函数的变化,说明该光学系统可行。