發(fā)布時間：2017-10-09 21:10

  本文關(guān)鍵詞：單螺桿膨脹機輸出扭距的理論分析及其性能評價指標的研究探索

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【摘要】：單螺桿膨脹機作為一種新型的小型動力機械,由于其自身技術(shù)優(yōu)勢,因此非常適用于中低溫工業(yè)余熱回收系統(tǒng)。目前,國際上缺乏對單螺桿膨脹機的設(shè)計理論與方法,同時單螺桿膨脹機的性能是影響余熱回收系統(tǒng)循環(huán)效率的重要因素之一。本課題以單螺桿膨脹動力機用于中低溫工業(yè)余熱回收系統(tǒng)為背景,著眼于單螺桿膨脹機的設(shè)計理論,試圖對如何提高單螺桿膨脹機性能進行研究。本文基于單螺桿膨脹機基本結(jié)構(gòu)關(guān)系的計算研究,對單螺桿膨脹機的輸出扭矩進行了理論計算;初步分析應(yīng)用熱學新理論——內(nèi)能火積理論作為單螺桿膨脹機性能評價指標的可行性及普適性。主要研究內(nèi)容如下:(1)對單螺桿膨脹機的基本結(jié)構(gòu)進行分析,簡單介紹了單螺桿膨脹機的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)及其計算方法,為后續(xù)研究提供了理論和實踐的基礎(chǔ)。應(yīng)用解析法對單螺桿最大基元容積、壓力進行計算。(2)應(yīng)用MATLAB軟件,用解析法計算并分別繪制反映基元容積、壓力隨螺桿轉(zhuǎn)角變化關(guān)系的曲線。簡要介紹單螺桿膨脹機的嚙合副型線以及分析膨脹過程中將會產(chǎn)生的不可逆損失,為單螺桿膨脹機性能評價指標的研究作基礎(chǔ)。(3)基于單螺桿膨脹機結(jié)構(gòu)的特點,對單螺桿膨脹機螺桿輸出扭矩進行分析。在單螺桿膨脹機的基元容積、壓力等參數(shù)計算的基礎(chǔ)上,用數(shù)學的方法計算出單螺桿膨脹機工作容積內(nèi)輸出扭矩隨螺桿轉(zhuǎn)角變化的關(guān)系。對于單一螺旋通道內(nèi)的輸出扭矩,在單螺桿膨脹機工作過程中,扭矩呈先上升后下降的趨勢,且扭矩最小值為該通道進氣開始時刻,扭矩最大值為膨脹開始的時刻,扭矩重新回到單螺桿膨脹機的螺桿輸出扭矩,隨著膨脹機工作過程呈周期性變化,周期為60°。最小值時為該通道進氣結(jié)束時刻,即下一通道進氣開始時刻。螺桿直徑不同的單螺桿膨脹機輸出扭矩隨螺桿轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系曲線呈近似正弦函數(shù)變化。(4)首次將熱學中新物理量內(nèi)能火積理論應(yīng)用于熱功轉(zhuǎn)換膨脹過程的分析。將單螺桿膨脹機膨脹過程進、出口內(nèi)能火積差與傳統(tǒng)的評價參數(shù)等熵效率進行對比,2個評價參數(shù)變化趨勢具有良好的一致性,因此內(nèi)能火積理論適用于分析評價單螺桿膨脹機膨脹過程的不可逆性。(5)通過探討內(nèi)能火積表達式的物理意義,可以看出在分析過程中,內(nèi)能火積理論同時考察了工質(zhì)的物性特征以及對不可逆過程的描述,使熱力過程的評價更為深刻全面,并且這種評價方法對熱功轉(zhuǎn)換不可逆過程分析具有普適性,內(nèi)能火積理論在分析熱功轉(zhuǎn)換過程方面具有很大的應(yīng)用潛力。
【關(guān)鍵詞】：工業(yè)余熱回收 單螺桿膨脹機 輸出扭矩 性能評價指標 內(nèi)能火積理論
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK115
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 物理量名稱及符號表9-14
• 第1章 緒論14-26
• 1.1 研究課題背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外文獻綜述15-23
• 1.2.1 有機朗肯循環(huán)15-19
• 1.2.2 單螺桿膨脹機19-20
• 1.2.3 單螺桿膨脹機型線結(jié)構(gòu)對性能的影響20-21
• 1.2.4 火積簡介21-23
• 1.3 本課題的來源及主要研究內(nèi)容23-26
• 1.3.1 選題的研究內(nèi)容23-24
• 1.3.2 選題的研究目標24-26
• 第2章 單螺桿膨脹機的基本結(jié)構(gòu)關(guān)系26-40
• 2.1 單螺桿膨脹機結(jié)構(gòu)簡介26-27
• 2.2 基本結(jié)構(gòu)參數(shù)27-31
• 2.2.1 螺桿與星輪的直徑及中心距27-28
• 2.2.2 螺桿頭數(shù)和星輪齒數(shù)28
• 2.2.3 嚙合角和排氣角28-29
• 2.2.4 星輪齒寬29-30
• 2.2.5 螺桿軸向長度30-31
• 2.2.6 進氣孔31
• 2.2.7 封閉螺旋線31
• 2.3 螺槽容積的計算31-34
• 2.3.1 計算方法31-32
• 2.3.2 螺槽容積計算結(jié)果32-34
• 2.4 基元容積壓力的計算34-35
• 2.4.1 計算方法34
• 2.4.2 基元容積壓力的計算結(jié)果34-35
• 2.5 嚙合副型線35-36
• 2.6 單螺桿膨脹機工作過程中的不可逆損失36-38
• 2.7 本章小結(jié)38-40
• 第3章 單螺桿膨脹機輸出扭矩的理論分析40-52
• 3.1 MATLAB軟件簡介40-41
• 3.2 單一螺旋通道內(nèi)輸出扭矩的計算方法41-46
• 3.2.1 單一螺旋通道內(nèi)輸出扭矩的計算42-43
• 3.2.2 螺槽前側(cè)在螺桿切向平面上的投影面積的計算43-45
• 3.2.3 作用在螺槽前側(cè)切向力的計算45
• 3.2.4 單一螺旋通道內(nèi)輸出扭矩的計算表達式45
• 3.2.5 計算區(qū)域的劃分45-46
• 3.3 單一螺旋通道內(nèi)輸出扭矩的計算結(jié)果46-47
• 3.3.1 單一螺旋通道內(nèi)輸出扭矩隨星輪轉(zhuǎn)角的變化46-47
• 3.3.2 單一螺旋通道內(nèi)輸出扭矩隨螺桿轉(zhuǎn)角的變化47
• 3.4 單螺桿膨脹機輸出扭矩的計算47-50
• 3.4.1 單螺桿膨脹機螺桿回轉(zhuǎn)一周輸出扭矩隨螺桿轉(zhuǎn)角的變化48-49
• 3.4.2 單螺桿膨脹機輸出扭矩隨螺桿轉(zhuǎn)角的變化49
• 3.4.3 螺桿直徑對單螺桿膨脹機輸出扭矩-星輪轉(zhuǎn)角的變化49-50
• 3.5 本章小結(jié)50-52
• 第4章 單螺桿膨脹機性能評價指標的分析探索52-70
• 4.1 火積理論的簡介52-54
• 4.1.1 火積的物理意義52-53
• 4.1.2 內(nèi)能火積53-54
• 4.2 應(yīng)用等熵效率對單螺桿膨脹機膨脹過程性能分析54-67
• 4.2.1 單螺桿膨脹動力機實驗裝置系統(tǒng)概述54-55
• 4.2.2 主要設(shè)備參數(shù)55-57
• 4.2.3 實驗測量和采集系統(tǒng)57-60
• 4.2.4 溫度標定60-63
• 4.2.5 壓力標定63-65
• 4.2.6 測試實驗結(jié)果65-67
• 4.3 分析與討論67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻72-78
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文78-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉廣林;鹿院衛(wèi);馬重芳;吳玉庭;;超臨界地熱有機朗肯循環(huán)工質(zhì)參數(shù)優(yōu)化[J];工程熱物理學報;2010年11期

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本文編號：1002415