目前,有機(jī)朗肯循環(huán)（Organic Rankine Cycle,ORC）系統(tǒng)不僅是最為常用的提高能源利用效率的方式之一,而且能夠?qū)⑻柲�、低溫余熱等可再生能源充分利用并且不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。渦旋膨脹機(jī)作為ORC發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件,其性能的優(yōu)劣決定著整個ORC系統(tǒng)的性能特性。本文對低溫余熱用渦旋膨脹機(jī)的工作過程建立了幾何模型和熱力學(xué)模型,在已有研究的基礎(chǔ)上,對其進(jìn)行了熱力學(xué)過程分析和試驗驗證。本文主要對以下幾方面內(nèi)容做了重點(diǎn)研究:（1）首先簡單闡述了渦旋型線的基礎(chǔ)理論及嚙合所需的基本條件。然后對研究和試驗樣機(jī)所采用的不對稱雙圓弧齒頭修正進(jìn)行了詳細(xì)的敘述,并通過解析法求得了修正前后渦旋齒齒頭面積的變化量,根據(jù)試驗樣機(jī)的基本幾何參數(shù)建立了渦旋膨脹機(jī)的幾何模型,為熱力學(xué)模型的求解奠定了基礎(chǔ);采用積分法模擬了工作腔內(nèi)容積的變化,并對修正前后的吸氣容積進(jìn)行了對比分析。（2）在所構(gòu)建的等截面渦旋膨脹機(jī)幾何模型的基礎(chǔ)上,基于變質(zhì)量系統(tǒng)熱力學(xué)和能量守恒定律,建立了渦旋膨脹機(jī)整個工作過程的傳熱和泄漏模型;通過對構(gòu)建的熱力學(xué)模型的求解,得到了渦旋膨脹機(jī)工作腔內(nèi)工質(zhì)的容積、質(zhì)量和壓力隨主軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律;給... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 渦旋膨脹機(jī)
        1.2.1 基本結(jié)構(gòu)
        1.2.2 工作原理
        1.2.3 渦旋膨脹機(jī)的特點(diǎn)
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 幾何模型的研究
        1.3.2 熱力學(xué)模型的研究
        1.3.3 渦旋膨脹機(jī)的試驗驗證
    1.4 有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)簡介
    1.5 主要研究內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
第2章 渦旋膨脹機(jī)的幾何理論
    2.1 渦旋型線嚙合理論
        2.1.1 平面曲線嚙合原理
        2.1.2 平面曲線嚙合理論
        2.1.3 渦旋型線構(gòu)成原則
    2.2 渦旋膨脹機(jī)的型線生成
    2.3 試驗用渦旋膨脹機(jī)的幾何參數(shù)
    2.4 樣機(jī)渦旋齒齒頭的修正
        2.4.1 不對稱雙圓弧修正
        2.4.2 修正后齒頭增加的面積
    2.5 工作腔容積的計算
        2.5.1 工作腔的劃分
        2.5.2 膨脹腔和排氣腔容積的計算
        2.5.3 渦旋齒齒頭型線未修正時吸氣腔容積的計算
        2.5.4 渦旋齒齒頭型線修正后吸氣腔容積的計算
        2.5.5 渦旋膨脹機(jī)的膨脹比
        2.5.6 結(jié)論和分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 渦旋膨脹機(jī)的熱力學(xué)過程模型
    3.1 熱力學(xué)基本控制方程
        3.1.1 單腔控制容積法
        3.1.2 工作腔內(nèi)氣體溫度隨主軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系
        3.1.3 理想工質(zhì)的狀態(tài)方程
        3.1.4 工質(zhì)質(zhì)量與主軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系
    3.2 工質(zhì)的質(zhì)量流量
    3.3 傳熱模型
        3.3.1 工質(zhì)流體流入和流出工作腔的傳熱
        3.3.2 工作腔傳熱
    3.4 泄漏模型的建立
        3.4.1 切向泄漏及計算
        3.4.2 徑向泄漏及計算
    3.5 渦旋膨脹機(jī)的輸出特性
    3.6 渦旋膨脹機(jī)的性能評價指標(biāo)
    3.7 本章小結(jié)
第4章 膨脹機(jī)熱力學(xué)模型的求解
    4.1 模擬計算假設(shè)與基本控制方程組
        4.1.1 基本假設(shè)條件
        4.1.2 基本控制方程
    4.2 四階龍格—庫塔法
    4.3 渦旋膨脹機(jī)的模擬運(yùn)行工況及空氣的物性參數(shù)
    4.4 求解流程圖
    4.5 熱力學(xué)模型的求解結(jié)果及分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 渦旋膨脹機(jī)的試驗驗證
    5.1 試驗系統(tǒng)及其原理
    5.2 試驗系統(tǒng)的主要組成部分
        5.2.1 高壓氣源
        5.2.2 進(jìn)氣壓力的控制
        5.2.3 試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        5.2.4 發(fā)電機(jī)和負(fù)載
    5.3 測試方法及流程
        5.3.1 測試方法
        5.3.2 測試流程
    5.4 試驗結(jié)果分析
        5.4.1 出口壓力和容積流量
        5.4.2 電壓、電流和輸出功率
        5.4.3 渦旋膨脹機(jī)容積效率、等熵效率的擬合
    5.5 渦旋膨脹機(jī)工作腔內(nèi)壓力的變化
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論和展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]以空氣為工質(zhì)的含油渦旋膨脹機(jī)性能的試驗研究[J]. 吳竺,朱彤,高乃平,崔頌,潘煜,潘登.  流體機(jī)械. 2018(06)
[2]徑向間隙對渦旋膨脹機(jī)性能的影響[J]. 吳竺,方曉艷,朱彤.  機(jī)械設(shè)計與制造. 2017(S1)
[3]渦旋壓縮機(jī)型線的綜述與展望[J]. 彭斌,趙生顯,李要紅,朱永軍,張朋成.  壓縮機(jī)技術(shù). 2017(03)
[4]有機(jī)朗肯循環(huán)用渦旋膨脹機(jī)的改進(jìn)與實驗研究[J]. 李壘,陶樂仁,申玲,胡永攀,李慶普.  化工進(jìn)展. 2017(05)
[5]渦旋式膨脹機(jī)效率的研究（英文）[J]. 王吉岱,唐小慶,魏軍英,馬蘭.  機(jī)床與液壓. 2017(06)
[6]國家能源局印發(fā)《2017年能源工作指導(dǎo)意見》[J]. 本刊訊.  電力與能源. 2017(01)
[7]有機(jī)朗肯循環(huán)渦旋膨脹機(jī)性能測試與仿真分析[J]. 吳竺,朱彤,高乃平,謝飛博,潘登.  制冷技術(shù). 2017(01)
[8]一種渦旋壓縮機(jī)泄漏間隙內(nèi)氣體泄漏模型[J]. 查海濱,宋永興,王君,姜營,仇性啟.  工程熱物理學(xué)報. 2016(07)
[9]渦旋型線對渦旋壓縮機(jī)性能的影響[J]. 彭斌,朱兵國.  流體機(jī)械. 2016(06)
[10]基于圓漸開線渦旋壓縮機(jī)的幾何模型研究[J]. 彭斌,朱兵國.  流體機(jī)械. 2016(05)

碩士論文
[1]渦旋膨脹機(jī)的數(shù)學(xué)模型及內(nèi)部瞬態(tài)流場研究[D]. 李要紅.蘭州理工大學(xué) 2018
[2]有機(jī)朗肯循環(huán)渦旋膨脹機(jī)及發(fā)電系統(tǒng)的模擬與應(yīng)用研究[D]. 曹政.東南大學(xué) 2016
[3]渦旋膨脹機(jī)的數(shù)學(xué)模型及試驗研究[D]. 朱兵國.蘭州理工大學(xué) 2016
[4]渦旋式膨脹機(jī)的熱力特性研究[D]. 陳波.浙江大學(xué) 2004



本文編號：3156553