發(fā)布時間：2020-06-18 00:36

【摘要】：目前冰在人類的生活中應用十分廣泛,從食品行業(yè)到工業(yè)領域,冰已經(jīng)成為不可缺少的物質(zhì)。人類制冰的方式眾多,但制冰的能源主要依靠電能,而水能是大量可再生資源中最易獲取的能源之一,無污染且相對廣泛的存在于地球上。水力驅(qū)動制冰機的研究可以充分利用低水位水能,通過對低水位水能的開發(fā)來滿足人們對冰的需求,充分利用低水位水能制冰來為人類服務。本文針對我國江域及河流的水流速度現(xiàn)狀,結(jié)合當前國家節(jié)能減排的基本國策,提出了一種能夠利用低水位水能制冰的裝置。文中首先對制冰機進行了總體設計,采用機械能-電能-機械能的轉(zhuǎn)換方式,通過計算得出了設備的總功率及壓縮機的功率,并對制冷系統(tǒng)的各個部件進行了計算選型,確定了制冷系統(tǒng)各部件的型號規(guī)格。其次,本文對水流驅(qū)動制冰機的動力驅(qū)動進行了設計,以貝茨理論和經(jīng)典設計理論為基礎,對葉輪的總體參數(shù)進行了設計和優(yōu)化,保證葉輪能夠在低速流動的水中獲取足夠的能量,獲能的功率能夠為發(fā)電機提供足夠的機械能動力,從而使發(fā)電機工作并進行蓄能,驅(qū)動壓縮機制冷。再選取NACA系列的翼形,優(yōu)化葉輪參數(shù),借助三維軟件Solidworks建立葉輪的三維模型,并通過3D打印技術完成葉輪模型生成。對機械部分進行了設計和優(yōu)化,對變速箱、主軸、和軸承等進行了強度校核和選型。由于設備在水下運行,所以對密封的要求極為嚴格,設備殼體連接部分都配有橡膠墊作為靜密封,主軸部分通過齒形滑環(huán)式密封圈實現(xiàn)了主軸的動密封。同時對主軸部分進行了動平衡仿真,保證了設備在水下平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)。最后本文基于Ansys Fluent軟件對葉輪進行數(shù)值仿真分析,用ICEM進行前處理,對葉輪進行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,對比了二葉片、三葉片和四葉片葉輪的水動力特性,證明了三葉片葉輪具有最佳的功率輸出。本文初步設計了水力驅(qū)動制冰機的核心部件,并對葉輪進行了優(yōu)化設計,借助有限元仿真技術,確保葉輪能為水力驅(qū)動制冰機提供足夠的動力,從而能實現(xiàn)低水位的制冰。
【學位授予單位】：哈爾濱商業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH69
【圖文】：

８．發(fā)電機９．變速器１０．主軸１１．葉輪逡逑圖２．１系統(tǒng)原理圖逡逑圖２．］為使用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ２０１６軟件建立的水流驅(qū)動制冰機的Ｔｔ維示意圖；整個裝置逡逑將采用吊裝的形式，整體布置于水下。通過水輪獲取水能，利ｊ｜ｊ發(fā)電機和蓄電池的搭配逡逑使用，保證裝置能夠穩(wěn)定輸出制冷。逡逑整個系統(tǒng)的核心部件為水輪（葉輪），該水輪機可獲得低水位勢能的江河水、潮流逡逑的水能，Ｒ對水能的捕獲轉(zhuǎn)換效率較高。水流驅(qū)動制冰機的動力系統(tǒng)包括變速器、主軸逡逑以及軸承等相關附件，動力系統(tǒng)的Ｉ：作過程是通過水輪帶動主軸轉(zhuǎn)動，將能量傳遞給變逡逑７逡逑

２．１．４發(fā)電機的選擇逡逑本文采用某品牌的直流發(fā)電機，該型號發(fā)電機采用純銅機芯，具有體積小、重量輕逡逑和電壓穩(wěn)定等特點。發(fā)電機的相關參數(shù)如下表２－１所示，圖２．２為電機的實物圖：逡逑表２－１發(fā)電機相關參數(shù)逡逑發(fā)電機（直流發(fā)電機）逡逑額定功率邐２００Ｗ逡逑額定電壓邐ＤＣ邋１２Ｖ－２４Ｖ（邋１５００Ｒ／ｍｉｎ－２６００Ｒ／ｍｉｎ）逡逑啟動扭矩邐０．２Ｎ．Ｍ逡逑主機凈重邐０．５２逡逑工作溫度邐－４０°Ｃ至８０°Ｃ逡逑ｊｆｗｔ逡逑圖２．２發(fā)電機實物圖逡逑２．１．５蓄電池的選擇逡逑蓄電系統(tǒng)主要由蓄電池及變壓器等其它相關線路組成，本試驗采用高容量鋰電池，逡逑其端子口采用紫銅鍍銀端子，能保證與其它部件結(jié)束良好，并且具有良好的導電性，能逡逑最大限度的降低電量的消耗。主要由�。狙b置將在水下運行，工作環(huán)境可能會有由于溫逡逑差導致一定的潮濕，因此蓄電池外端附有保護膜，可以避免帶來的故障影響［４１１。電池的逡逑相關參數(shù)如下表２－２和圖２．３所示：逡逑表２－２鋰電池相關參數(shù)逡逑鋰電池逡逑額定電壓邐ＤＣ１２Ｖ逡逑額定容量邐ｌ５６００ｍＡｈ逡逑額定充電時間邐４小時逡逑１１逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陳正壽;劉羽;趙陳;黃聰漢;;水平軸潮流能水輪機尾流場數(shù)值模擬[J];水力發(fā)電學報;2015年10期

2 李仁年;譚海燕;李琪飛;韓偉;蔣雷;;低水頭下水泵水輪機水輪機工況壓力脈動研究[J];水力發(fā)電學報;2015年08期

3 趙陳;劉羽;陳正壽;沈志華;黃聰漢;趙春慧;;潮流能水輪機葉片設計與計算[J];浙江海洋學院學報(自然科學版);2015年01期

4 史敏;張秀平;鐘瑜;吳俊峰;;制冷壓縮機標準發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J];流體機械;2013年12期

5 曹少謙;戚向陽;袁勇軍;榮建華;;片冰和流冰對銀鯧保鮮效果的比較研究[J];核農(nóng)學報;2013年09期

6 尹長城;馬迅;陳哲;;基于ANSYS Workbench傳動軸的模態(tài)分析[J];湖北汽車工業(yè)學院學報;2013年01期

7 樊達宜;欒秀春;;基于FLUENT的節(jié)流管式調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];哈爾濱商業(yè)大學學報(自然科學版);2012年05期

8 戴軍;單忠德;王西峰;楊杰;;潮流水輪機的研究進展[J];可再生能源;2010年04期

9 劉圣春;王飛波;嚴忠辰;寧靜紅;孫志利;;海水制取流化冰技術及其在漁業(yè)領域的應用[J];制冷與空調(diào);2010年03期

10 邵宜祥;蔡曉峰;蔡衛(wèi)江;張新龍;;中國水輪機調(diào)速器行業(yè)技術發(fā)展綜述[J];水電自動化與大壩監(jiān)測;2009年06期

相關博士學位論文 前1條

1 謝宇;豎軸潮流能水輪機水動力性能的研究與實驗[D];大連理工大學;2016年

相關碩士學位論文 前10條

1 李霆;垂直軸潮流能水輪機葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化及疲勞分析[D];大連理工大學;2017年

2 胡海鵬;橫軸水輪機及其導流罩流體動力性能數(shù)值模擬[D];上海海洋大學;2017年

3 仇寶春;漁船用海水流化冰制冰機控制系統(tǒng)研發(fā)[D];浙江海洋大學;2017年

4 何楊;水平軸潮流能水輪機葉片設計及其水動力性能研究[D];湖南大學;2016年

5 佘麗麗;大型磚冰機制冰槽的流場分析與設計優(yōu)化[D];南華大學;2016年

6 黃廣峰;水力驅(qū)動的制冰機裝置的研制[D];哈爾濱商業(yè)大學;2016年

7 萬明浩;水平軸潮流能水輪機水動力性能及流場特性研究[D];中國海洋大學;2015年

8 翟文元;拋丸機用旋風除塵器氣固兩相流分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];濟南大學;2015年

9 王小s

本文編號：2718414