| 题名 | 涡旋膨胀机的热力学特性及试验研究 |
| 作者 | 孙健 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 彭斌 |
| 关键词 | 涡旋膨胀机 热力学模型 数值模拟 泄漏 试验 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 目前,有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)系统不仅是最为常用的提高能源利用效率的方式之一,而且能够将太阳能、低温余热等可再生能源充分利用并且不会对环境产生污染。涡旋膨胀机作为ORC发电系统中的核心部件,其性能的优劣决定着整个ORC系统的性能特性。本文对低温余热用涡旋膨胀机的工作过程建立了几何模型和热力学模型,在已有研究的基础上,对其进行了热力学过程分析和试验验证。本文主要对以下几方面内容做了重点研究:(1)首先简单阐述了涡旋型线的基础理论及啮合所需的基本条件。然后对研究和试验样机所采用的不对称双圆弧齿头修正进行了详细的叙述,并通过解析法求得了修正前后涡旋齿齿头面积的变化量,根据试验样机的基本几何参数建立了涡旋膨胀机的几何模型,为热力学模型的求解奠定了基础;采用积分法模拟了工作腔内容积的变化,并对修正前后的吸气容积进行了对比分析。(2)在所构建的等截面涡旋膨胀机几何模型的基础上,基于变质量系统热力学和能量守恒定律,建立了涡旋膨胀机整个工作过程的传热和泄漏模型;通过对构建的热力学模型的求解,得到了涡旋膨胀机工作腔内工质的容积、质量和压力随主轴转角的变化规律;给出了涡旋膨胀机性能评价指标—容积效率和等熵效率的计算方法;通过对动涡盘的受力分析,数值模拟了涡旋膨胀机的输入功率、输出功率和全效率;定量分析了等截面涡旋膨胀机的热力学模型,其中几何参数对膨胀机性能有着极为重要的影响。(3)搭建了以压缩空气为驱动工质的涡旋膨胀机性能测试平台,借助于测试平台对所建立的热力学模型进行了试验验证,并且对涡旋膨胀机工作腔内的压力进行了测量。通过试验发现:随着进气压力的增大,涡旋膨胀机的转速、出口压力和容积流量也随之增大,比较了容积流量的理论值和实测值之间的差距;通过对实测输出功率和理论输出功率的对比,发现两者之间的最大偏差为46W,最小偏差为15W,输出功率的实测结果与数值模拟计算结果的最大偏差在3.9%内,验证了所构建热力学模型的准确性;通过对工作腔内部压力的监测得到了在同一进气压力不同转速下,工作腔内压力随转角的变化曲线。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 76 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94778]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孙健. 涡旋膨胀机的热力学特性及试验研究[D]. 2019. |
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