【摘要】：目前冰在人類的生活中應(yīng)用十分廣泛,從食品行業(yè)到工業(yè)領(lǐng)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(wú)污染且相對(duì)廣泛的存在于地球上。水力驅(qū)動(dòng)制冰機(jī)的研究可以充分利用低水位水能,通過(guò)對(duì)低水位水能的開(kāi)發(fā)來(lái)滿足人們對(duì)冰的需求,充分利用低水位水能制冰來(lái)為人類服務(wù)。本文針對(duì)我國(guó)江域及河流的水流速度現(xiàn)狀,結(jié)合當(dāng)前國(guó)家節(jié)能減排的基本國(guó)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(duì)制冰機(jī)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),采用機(jī)械能-電能-機(jī)械能的轉(zhuǎn)換方式,通過(guò)計(jì)算得出了設(shè)備的總功率及壓縮機(jī)的功率,并對(duì)制冷系統(tǒng)的各個(gè)部件進(jìn)行了計(jì)算選型,確定了制冷系統(tǒng)各部件的型號(hào)規(guī)格。其次,本文對(duì)水流驅(qū)動(dòng)制冰機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),以貝茨理論和經(jīng)典設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ),對(duì)葉輪的總體參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化,保證葉輪能夠在低速流動(dòng)的水中獲取足夠的能量,獲能的功率能夠?yàn)榘l(fā)電機(jī)提供足夠的機(jī)械能動(dòng)力,從而使發(fā)電機(jī)工作并進(jìn)行蓄能,驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)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(guò)3D打印技術(shù)完成葉輪模型生成。對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化,對(duì)變速箱、主軸、和軸承等進(jìn)行了強(qiáng)度校核和選型。由于設(shè)備在水下運(yùn)行,所以對(duì)密封的要求極為嚴(yán)格,設(shè)備殼體連接部分都配有橡膠墊作為靜密封,主軸部分通過(guò)齒形滑環(huán)式密封圈實(shí)現(xiàn)了主軸的動(dòng)密封。同時(shí)對(duì)主軸部分進(jìn)行了動(dòng)平衡仿真,保證了設(shè)備在水下平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。最后本文基于Ansys Fluent軟件對(duì)葉輪進(jìn)行數(shù)值仿真分析,用ICEM進(jìn)行前處理,對(duì)葉輪進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,對(duì)比了二葉片、三葉片和四葉片葉輪的水動(dòng)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(shè)計(jì)了水力驅(qū)動(dòng)制冰機(jī)的核心部件,并對(duì)葉輪進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),借助有限元仿真技術(shù),確保葉輪能為水力驅(qū)動(dòng)制冰機(jī)提供足夠的動(dòng)力,從而能實(shí)現(xiàn)低水位的制冰。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH69
【圖文】：

８．發(fā)電機(jī)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(dòng)制冰機(jī)的Ｔｔ維示意圖；整個(gè)裝置逡逑將采用吊裝的形式，整體布置于水下。通過(guò)水輪獲取水能，利ｊ｜ｊ發(fā)電機(jī)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(gè)系統(tǒng)的核心部件為水輪（葉輪），該水輪機(jī)可獲得低水位勢(shì)能的江河水、潮流逡逑的水能，Ｒ對(duì)水能的捕獲轉(zhuǎn)換效率較高。水流驅(qū)動(dòng)制冰機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)包括變速器、主軸逡逑以及軸承等相關(guān)附件，動(dòng)力系統(tǒng)的Ｉ：作過(guò)程是通過(guò)水輪帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將能量傳遞給變逡逑７逡逑

２．１．４發(fā)電機(jī)的選擇逡逑本文采用某品牌的直流發(fā)電機(jī)，該型號(hào)發(fā)電機(jī)采用純銅機(jī)芯，具有體積小、重量輕逡逑和電壓穩(wěn)定等特點(diǎn)。發(fā)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)如下表２－１所示，圖２．２為電機(jī)的實(shí)物圖：逡逑表２－１發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù)逡逑發(fā)電機(jī)（直流發(fā)電機(jī)）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(dòng)扭矩邐０．２Ｎ．Ｍ逡逑主機(jī)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(jī)實(shí)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(guān)線路組成，本試驗(yàn)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(dǎo)電性，能逡逑最大限度的降低電量的消耗。主要由丁－本裝置將在水下運(yùn)行，工作環(huán)境可能會(huì)有由于溫逡逑差導(dǎo)致一定的潮濕，因此蓄電池外端附有保護(hù)膜，可以避免帶來(lái)的故障影響［４１１。電池的逡逑相關(guān)參數(shù)如下表２－２和圖２．３所示：逡逑表２－２鋰電池相關(guān)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(shí)間邐４小時(shí)逡逑１１逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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9 王小s

本文編號(hào)：2718414