【摘要】：單螺桿膨脹機(jī)作為一種新型膨脹動(dòng)力機(jī)，具有較好的穩(wěn)定性。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)單螺桿膨脹機(jī)的技術(shù)研發(fā)尚在發(fā)展階段。本課題以單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)用于中低溫地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)為背景對(duì)單螺桿膨脹機(jī)的動(dòng)力特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究與分析。 本文基于單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)對(duì)中溫地?zé)岚l(fā)電循環(huán)進(jìn)行了相應(yīng)理論計(jì)算研究；設(shè)計(jì)和搭建了單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)性能實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)；分別以壓縮空氣和水蒸汽為工質(zhì)對(duì)單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 主要研究?jī)?nèi)容如下： 1.基于最新研制的10kW單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)設(shè)計(jì)了中溫地?zé)岚l(fā)電單循環(huán)和雙循環(huán)模擬系統(tǒng)。分析了不同水蒸汽狀態(tài)在單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)額定流量下的做功特性，并在相同吸熱量的條件下，對(duì)單循環(huán)和雙循環(huán)進(jìn)行了對(duì)比分析。進(jìn)口參數(shù)在飽和態(tài)和兩相態(tài)下有較好的做功特性，而在過熱態(tài)下對(duì)系統(tǒng)凈功率沒有貢獻(xiàn)。在相同吸熱量下，雙循環(huán)的系統(tǒng)熱效率和功率比單循環(huán)有所提升，但隨著水蒸汽參數(shù)的提高，兩者的差異在減小。 2.設(shè)計(jì)和搭建了單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)壓縮空氣和水蒸汽實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)，對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計(jì)和制作，，對(duì)搭建過程出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析和解決，并對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行了標(biāo)定。 3.以空氣為工質(zhì)，在已搭建的單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)性能實(shí)驗(yàn)裝置上，實(shí)驗(yàn)研究了功率、效率、氣耗率以及溫降等膨脹動(dòng)力機(jī)性能隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。研究表明，以空氣為介質(zhì)，單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的最高轉(zhuǎn)速達(dá)到3393r/min，扭矩最高達(dá)到22N·m，功率最高達(dá)到4.4kW，進(jìn)口流量最大為32.9m3/h，進(jìn)口和出口最大溫差達(dá)到45℃，氣耗率最低達(dá)55.2kg/kW·h，總效率最高達(dá)到58.8%。 4.為模擬研究單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)中溫地?zé)岚l(fā)電的膨脹特性，以水蒸汽為工質(zhì)，在已建立的單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)性能實(shí)驗(yàn)裝置上，實(shí)驗(yàn)研究了功率、效率以及汽耗率等膨脹動(dòng)力機(jī)性能隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。研究表明，以水蒸汽為工質(zhì)，單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的功率最高達(dá)到3.9kW，汽耗率最低達(dá)22.5kg/kW·h。膨脹動(dòng)力機(jī)總效率最高達(dá)到66%。 研究表明，單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)具有較好的膨脹特性，將其應(yīng)用于地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域具有很好的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展前景。本文未對(duì)潤(rùn)滑油對(duì)膨脹動(dòng)力機(jī)的影響以及單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)在兩相態(tài)下的實(shí)驗(yàn)特性進(jìn)行深入研究。單螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)目前采用的機(jī)械密封不能滿足高壓和真空條件下的實(shí)驗(yàn)要求，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。以上未完成的工作，需要本課題組對(duì)其進(jìn)一步完善。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM616;TK52

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2639124