压力容器充放气特性研究

根据相关公式推导和计算对压力容器的充气和放气特性进行了研究分析。结果表明：基于实际气体状态方程(范德瓦尔方程)的充气量计算与实际充气结果基本一致；压力容器放气过程中容器内压力和温度变化主要集中在前期；环境温度的降低对定容定量容器放气时间的影响可以忽略；不同温度下定容定量容器放气一段时间后容器内压力和温度基本趋于一致。     

等温容器放气过程FLUENT仿真及其温度变化模型建立

作为国际标准ISO/DIS 6358-3所界定的气动元件流量特性参数的测试仪器,等温容器及其内部的换热过程还需要进一步研究。假设等温容器内部换热介质为多孔介质,应用FLUENT软件对等温容器放气过程进行了仿真。通过仿真和实验的对比,掌握了等温容器放气过程中容器内部的压力、流速和温度变化趋势。通过电模拟的方法,初步建立了等温容器内部压缩气体在压力不断变化时的温度变化模型。     

等温容器放气法测量误差分析

针对现有的等温容器放气方法存在测试误差较大、重复性较差,且测量误差分析方面研究匮乏等问题,对等温容器的测量误差进行了深入分析,分别探讨了压力梯度,温度梯度、测量噪声等对等温容器放气方法的误差影响情况,该案例可以为等温容器性能提高及放气法测量气动元件流量特性方面提供一些指导。     

放气过程中换热系数的确定以及放气电磁阀流量特性的辨识

给出定容积放气过程的热力学模型,并基于自然对流换热准则关系式和已知流量特性的电磁阀放气压力曲线确定模型中的换热系数.采用该模型对一个流量特性已知的电磁阀放气过程进行压力和温度仿真,仿真结果表明基于自然对流的放气模型的仿真曲线和试验曲线非常接近,能够很好地反应实际放气过程.应用该模型并结合放气压力曲线对放气电磁阀的流量特性进行辨识,结果证明这种方法能够准确且方便地测量出电磁阀的流量特性.     

等温容器建模仿真及试验研究

论述了利用声速流导C与临界压力比b描述气动元件的流量特性的必要性,介绍了ISO/DIS6358标准的原理及试验装置,分析了其优缺点,参考等温容器放气法替代ISO标准测试方法,介绍了等温容器放气法的试验装置和方法及测试原理。建立了等温容器内部强迫对流换热过程的数学模型,利用不同容积的等温容器进行试验,结果证明,该模型能够很好地预测等温容器放气温度变化特性。     

高效节能的减压阀流量特性测量方法的仿真与实验研究

介绍了一种高效节能的减压阀流量特性测量新方法--基于等温容器的充放气法,针对内部先导型精密减压阀IR2020对测试系统进行建模仿真和实验研究.研究结果表明该方法具有较高的精度,且和传统法相比具有测试时间短、测量效率高、耗气量少等特点.     

气动系统充放气过程中气体状态多变指数的简化与确定

以较大容积的容器和较小管长的气管组成的气动系统的充放气过程为研究模型,提出分段处理多变指数的研究方法和结果。研究表明,气动系统充放气过程的多变指数可以采用根据压力的变化关系分两段处理、且在每一个阶段上用不变的近似值来计算的方法,以提供更加接近于实际系统中的参数。第一阶段为压力从初始压力达到预定压力的0.99倍(充气过程)或1.01倍(放气过程)的阶段、其多变指数为1.0～1.4之间的某一常数;第二阶段为等压过程、多变指数为0。和目前的处理方法相比,既考虑了传热对系统的影响(和按绝热过程处理相比),也考虑了多变指数的变化(和按等温过程处理相比),为正确选择和处理多变指数提供新的方法,系统地了解气动系统充放气过程中气体状态的变化,研究有关物理现象提供理论基础。     

基于热交换的放出法测试流量特性的研究

给出了固定容积放气过程的热力学模型,提出了仅根据"停止法"的瞬态压力曲线求出容器壁和内部空气换热系数的方法,并应用于定容积放出法测量电磁阀的流量特性的数据处理过程中.从测试结果可以看出,在定容积放出法中考虑热交换可以很大程度提高测试结果的精度.并分析了换热系数对测试结果的影响.     

等温容器放气过程中对流换热模型的研究

为了提高等温容器的性能,对等温容器放气过程中的对流换热模型进行了研究。用4个已知流量特性的电磁阀分别对4种等温容器进行了放气实验,采集放气过程中的压力曲线,并采用“停止法”得到放气过程中的温度曲线。基于等温容器放气过程的热力学模型,结合放气过程中的压力曲线和温度曲线,确定了放气过程中的对流换热系数,最后利用相似原理拟合得到了放气过程中声速阶段和亚声速阶段的对流换热经验关系式。声速阶段和亚声速阶段的经验关系式不仅体现了放气速度对对流换热的影响,还反映了铜丝填充密度,也就是孔隙率对换热的影响;声速阶段的经验关系式中还引入了空气压缩比,体现了空气在高压缩状态下压缩性对对流换热的影响。     

气动元件流量特性参数辨识的遗传算法

该文介绍了气动元件流量特性参数辨识方法的现状,着重分析了等温容器放气方法的最优化算法的优缺点.针对现有算法在辨识气动元件流量特性参数时表现的多峰性,压力微分噪声大等特点,提出了遗传算法解决方案.实践证明,遗传算法可以有效地克服现有算法的缺点.     

单层圆筒容器爆破压力的概率分布

研究单层圆筒容器爆破压力的概率分布,是建立压力容器的可靠性设计方法和构建压力容器强度计算公式精度评价体系的一项基础工作。基于84组单层圆筒容器的实测爆破压力,应用数理统计理论的假设检验方法,对单层圆筒容器爆破压力的概率分布进行了分析。研究表明:(1)根据中国标准的工程实践,按设计压力可将容器爆破压力计算公式的应用范围划分为3个总体:设计压力不超过35 MPa,位于35 MPa～100 MPa之间,以及不超过100 MPa。(2)根据设计压力与爆破压力的关系,公式应用范围样本的实测爆破压力为:不超过105. 5 MPa,位于91. 0 MPa～329. 6 MPa之间,以及不超过329. 6 MPa。(3)显著度为0. 05时,样本实测爆破压力与中径公式和Tresca公式计算值之比,是6个符合正态分布的随机变量。(4)在双侧置信度为98%时,分别得到6个随机变量分布参数的取值范围。     

基于容积补偿泄漏检测系统及其充放气方法的研究

该文是以容积补偿泄漏检测系统为平台进行研究,通过实验得出不同充放气参数下,充放气过程中的温度变化曲线,并分析不同检测压力下的最佳充放气方式和充气时间,从而在保证系统的检测精度前提下,缩短系统的检测时间,提高系统泄漏检测的效率。     

气动系统元件结构参数对系统结露的影响的研究

气动系统的结露严重影响系统的性能和寿命,正确判别和预防系统的结露是工程实际面临的难题。气动系统的结露和很多因素有关,至今为止没有完善的、简便的判别方法。对1000多种由不同容积的容器和管路组成的气动系统进行了试验研究,提出元件结构参数中影响气动系统结露的主要参数为容器容积V、放气管过流面积A和长度l。引进放气管量纲一的体积和容器出口处量纲一的有效过流面积,对试验结果进行研究的结果表明,放气管量纲一的体积可作为系统是否发生结露和发生何种结露的判据,十分简便易用。以量纲一的体积为横轴,外部结露系统、不结露系统和内部结露系统从左到右依次排列。外部结露区、不结露区和内部结露区的临界点数值与运行条件有关,而与气动元件结构参数无关。     

立井提升机过卷液压缓冲系统研究

完善了立井提升机过卷液压缓冲系统,利用AMESim建立了插装式溢流阀HCD模型及系统仿真模型,验证了插装式溢流阀仿真模型与实际阀性能的一致性,分析了不同插装式溢流阀开启压力下系统的性能,确定了插装式溢流阀开启压力为30 MPa,给出了插装式溢流阀开启压力为30 MPa下提升容器缓冲位移曲线、缓冲油缸上下腔压力变化曲线、上下腔蓄能器的容积压力变化曲线及插装式溢流阀流量曲线,结果表明,通过设置上下腔蓄能器吸收了缓冲的液压冲击,并降低了提升容器的回落距离。当插装式溢流阀开启压力为30 MPa时,缓冲位移为1.26 m,缓冲时间为3.5 s,最大回落距离为0.3 m。     

汽车轮胎自动充放气系统的设计

本文结合单片机技术,通过软件设计和硬件匹配,进行了轮胎自动充放气系统的设计,该系统利用微处理器和压力传感器,通过LCD液晶显示屏,直观显示实时值、设定值及工作状态,完成对轮胎的充气、放气、检验一体化,实现了轮胎充放气智能化自动化。该系统可以替代手动充气,操作简单,充放气速度快,大大提高了工作效率,精度高,能够更好保证行车安全,具有一定的实用价值。     

车载深冷高压储供氢过程预测和影响因素研究

针对应用深冷高压储氢技术的车载系统,为补充现有研究中缺乏的描述系统实时运行状态的方法,提出利用储氢密度确定工况的预测模型.基于丰田Mirai氢燃料电池车型建立动力学部分的模型.电堆功率和氢气流量的相对误差分别不超过7％和1.3％.基于Refprop物性软件建立热力学部分的模型.储氢密度的相对误差不超过1％,从而验证储供氢过程预测模型的精度.此外,还研究储氢容器的初始温度和压力工况对汽车续驶里程和容器休眠期的影响.结果表明,35 MPa下,容器初温由40 K变为70 K,车辆的续航里程减少约18％.同时,增加容器初压可以延长续航里程,但在35 MPa左右的高压时,增压的效果很不明显.而初温70 K、初压5～35 MPa的常见工况范围内,行驶过程中容器压力变化很大,易发生疲劳破坏.为达到固定的休眠期,对漏热量更大的储罐,加注后需实现更低的初温来满足使用需求.     

撬装式液氮汽化装置设计

主要对撬装式液氮汽化装置进行了创新设计,提出工艺流程,液氮由槽车运输并加注进低温容器,由低温泵增压至45 MPa,经过汽化器将液氮汽化为高压氮气,后储存在高压气瓶中,用气时减压输出。主要工作过程由四部分组成,即液氮加注、高压汽化、供气输出、系统撤收。论述组成设备的技术要求及特点,主要包括:卧式真空绝热低温容器,设计压力0.88 MPa;卧式双列活塞低温液氮泵,进口压力0.02~0.06 MPa,最高输出压力45 MPa;空温式汽化器,为304内套管加铝合金材质换热翅片管结构;45 MPa S型无缝结构钢瓶等。该装置具有机动灵活、安全可靠、操作简单等优点,可满足未来各行业供气需求,应用前景广泛。     

采用步进电机的微流控芯片气压驱动系统压力特性研究

针对目前气动微流控芯片控制系统微型化集成化的需求,提出了一种采用步进电机的微流控芯片气压驱动系统,通过控制器信号驱动步进电机,使PDMS流道产生了形变从而改变了阀口开度,实现了气体容腔的压力控制,对微阀的流量和气体容腔的压力进行了分析,采用Simulink搭建非线性模块,建立了系统的仿真模型,对系统的压力特性进行了仿真,得到了在不同的步进电机阶跃信号作用下的气压驱动系统压力的动态响应特性,并搭建了试验平台进行了验证。结果表明:试验结果与仿真结果基本吻合,该系统能够较快地响应于气压容器,阀口开度越大,气体容器的压力上升越快,稳定压力越高。     

气路闭环空气悬架系统能量损耗建模及分析

研究了高低压腔气路闭环空气悬架系统充放气过程中的能耗问题。基于热力学和车辆动力学理论建立了气路闭环空气悬架充放气模型并在Simulink中仿真,通过1/2车对空气弹簧进行充放气实验,实验结果验证了所建立的充放气模型的正确性。为分析研究闭环系统能量损耗途径,采用压缩气体有效能(即压缩气体对外界大气所做的功)对系统充气、放气、升压三个过程的能量损耗进行量化计算。仿真结果表明：充气过程中能耗随高压腔压力升高而变大;放气与升压过程中的能耗都随低压腔压力升高而降低;在同等条件下,高低压腔气路闭环系统相对开环系统可以节约大量的能量。     

高压气动压力流量复合控制数字阀压力特性研究

气体的可压缩特性使得压力和流量可以通过同一个阀门进行控制,为此提出了一种高压气动压力和流量复合控制数字阀,该阀包括八个二级开关阀,通过控制器和压力传感器构成压力闭环反馈控制,二级阀阀口采用临界流喷嘴结构以减少压损。在介绍阀门结构和工作原理的基础上,对二级开关阀阀口面积的编码方案进行了研究,并利用仿真软件AMESim建立了系统模型。仿真结果表明,该复合控制阀能够实现快速准确且稳定的压力输出,气源压力为20 MPa的情况下,输出压力的范围为1~19 MPa,稳态偏差在±01 MPa 以内,具有较好的压力控制特性。