活塞膨胀机设计及性能分析
发布时间：2022-01-21 19:24
膨胀机是船舶柴油机余热回收利用系统中的关键部件之一,主要功能是将系统从余热中吸收的热能转化为动能或电能输出,膨胀机的性能将直接影响整个余热回收系统的性能。本论文根据某船舶主机尾气余热利用系统中的有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）系统参数,设计活塞膨胀机结构,并在GT-SUITE中建立膨胀机模型进行性能分析及优化。首先,根据某柴油机余热利用系统中的ORC系统要求,确定活塞膨胀机的设计性能指标。根据ORC系统中膨胀机的进出口参数,确定膨胀机的运转参数及结构参数,进而结合有机朗肯循环系统中活塞膨胀机的工作条件,对活塞膨胀机进行主要设计参数计算与热力计算,确定活塞膨胀机的主要参数。根据ORC系统中活塞膨胀机的工作特点,采用的二气阀配置方案,对活塞膨胀机配气机构展开设计。而后根据计算所得的活塞膨胀机参数,在GT-SUITE中建立有机工质活塞膨胀机的单缸模型。然后,利用在GT-SUITE中搭建的膨胀机模型研究分析膨胀机的运转参数、结构参数以及配气相位对活塞膨胀机性能的影响规律。结果显示,活塞膨胀机的进口压力对其影响比进口温度影响较大,适当提高进气压力可提高其有效功率...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机朗肯循环余热回收系统结构图
图 1.2 船舶主机余热综合利用系统方案简图在过去的数十年中，有大量的科研工作者对有机朗肯循环进行了方方面面的，主要的研究方向为循环工质的研究[9-14]，循环系统的研究[15-19]，以及系统主研究[20-22]三个方面。研究结果显示，ORC 系统中膨胀机的性能对整个系统的回收效率有着重要的影响。因此，针对 ORC 系统开展膨胀机部件研究具有重。 活塞膨胀机研究现状
（c）涡旋式膨胀机 （d）叶轮式膨胀机图 1.3 容积式膨胀机而有机朗肯循环一般为小型或微型系统，所以容积式膨胀机更适用于有机朗肯uhammad Imran 等人[23-31]对有机朗肯循环中各种膨胀机进行比较，发现活塞式膨其他容积式膨胀机相比，可在高压（9MPa）高温（380℃~560℃）的状态下工作转速范围广（600rpm~6500rpm），结构更简单紧凑。另外还有压比范围大（4~4热效率高（可达 82%~87%）、可用于小流量场合（没有最小气量限制）等优点。早在十九世纪中期美国的哥里就研制出了世界上第一台气体膨胀机。而后法.克劳德在前人的基础上[24]于 1902 年通过改造蒸汽发动机结构制成了第一台用于环的活塞式膨胀机。它可在高达 42 个大气压（表压）的入口压力下正常工作， 60%~70%，实现了再带有换热器与膨胀机的装置上液化空气的目的。接着德国于 1912 年对活塞膨胀机进行优化，加长了气缸和活塞，并使其应用于制取液氧柯林斯、兰德、莫兰与霍姆斯[24]等人对活塞膨胀机的性能以及损失进行了研究，构进行优化进而改善其性能，扩大了活塞膨胀机的应用范围。上世纪五十年代，
【参考文献】：
期刊论文
[1]自由活塞膨胀机-直线发电机集成系统动力特性研究[J]. 张红光,常莹,李高胜,杨富斌,宋松松,赵光耀,王宏进,贝晨. 北京工业大学学报. 2016(03)
[2]压缩空气发动机工作过程分析[J]. 徐焕祥,俞小莉,王雷,方奕栋,樊之鹏,窦文博,李道飞. 农业工程学报. 2016(S1)
[3]内回热器对低温有机朗肯循环热力性能的影响及工质选择[J]. 韩中合,潘歌,范伟,王智. 化工进展. 2016(01)
[4]基于有机朗肯循环的车用柴油机排气余热回收系统性能分析[J]. 杨富斌,董小瑞,王震,杨凯,张健,张红光. 车用发动机. 2015(01)
[5]气动发动机设计方法与理论的研究进展[J]. 宋宇,蒋峰,朱德泉,朱烨,孙磊,焦俊. 机械设计. 2015(02)
[6]考虑换热温差的新型有机朗肯循环-分流闪蒸系统热力性能分析[J]. 杨新乐,黄菲菲,李惟慷,戴文智,董思含. 机械工程学报. 2015(08)
[7]非共沸混合工质ORC对低焓地热能的深度利用[J]. 倪渊,赵良举,刘朝,徐进良,张墨耕. 太阳能学报. 2014(09)
[8]有机朗肯循环的研究进展[J]. 邓立生,黄宏宇,何兆红,窪田光宏,袁浩然,呼和涛力,小林敬幸. 新能源进展. 2014(03)
[9]发动机多工况有机朗肯循环中混合工质研究[J]. 尉庆国,王震,杨凯,杨富斌,张健,张红光. 哈尔滨工程大学学报. 2014(04)
[10]柴油机多品位余热回收低损跨临界联合循环模拟[J]. 舒歌群,许晓菲,田华,贾琦,孙秀秀,刘丽娜. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(01)
博士论文
[1]基于朗肯循环的发动机废热回收理论与试验研究[D]. 冯黎明.天津大学 2010
[2]空气动力发动机的探索性研究[D]. 刘昊.浙江大学 2004
硕士论文
[1]船用凝汽器设计与壳侧性能模拟及优化研究[D]. 曾子威.哈尔滨工程大学 2017
[2]基于GT-Power的490柴油机进排气系统的数值仿真与优化研究[D]. 刘德辉.华南理工大学 2016
[3]船舶柴油机余热利用系统建模与仿真研究[D]. 孙立珠.哈尔滨工程大学 2014
[4]活塞排气气动发动机仿真分析研究[D]. 张文龙.南昌航空大学 2010
[5]CO2跨临界水—水热泵系统的模拟和实验研究[D]. 马利蓉.天津大学 2006
本文编号：3600820
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机朗肯循环余热回收系统结构图
图 1.2 船舶主机余热综合利用系统方案简图在过去的数十年中，有大量的科研工作者对有机朗肯循环进行了方方面面的，主要的研究方向为循环工质的研究[9-14]，循环系统的研究[15-19]，以及系统主研究[20-22]三个方面。研究结果显示，ORC 系统中膨胀机的性能对整个系统的回收效率有着重要的影响。因此，针对 ORC 系统开展膨胀机部件研究具有重。 活塞膨胀机研究现状
（c）涡旋式膨胀机 （d）叶轮式膨胀机图 1.3 容积式膨胀机而有机朗肯循环一般为小型或微型系统，所以容积式膨胀机更适用于有机朗肯uhammad Imran 等人[23-31]对有机朗肯循环中各种膨胀机进行比较，发现活塞式膨其他容积式膨胀机相比，可在高压（9MPa）高温（380℃~560℃）的状态下工作转速范围广（600rpm~6500rpm），结构更简单紧凑。另外还有压比范围大（4~4热效率高（可达 82%~87%）、可用于小流量场合（没有最小气量限制）等优点。早在十九世纪中期美国的哥里就研制出了世界上第一台气体膨胀机。而后法.克劳德在前人的基础上[24]于 1902 年通过改造蒸汽发动机结构制成了第一台用于环的活塞式膨胀机。它可在高达 42 个大气压（表压）的入口压力下正常工作， 60%~70%，实现了再带有换热器与膨胀机的装置上液化空气的目的。接着德国于 1912 年对活塞膨胀机进行优化，加长了气缸和活塞，并使其应用于制取液氧柯林斯、兰德、莫兰与霍姆斯[24]等人对活塞膨胀机的性能以及损失进行了研究，构进行优化进而改善其性能，扩大了活塞膨胀机的应用范围。上世纪五十年代，
【参考文献】：
期刊论文
[1]自由活塞膨胀机-直线发电机集成系统动力特性研究[J]. 张红光,常莹,李高胜,杨富斌,宋松松,赵光耀,王宏进,贝晨. 北京工业大学学报. 2016(03)
[2]压缩空气发动机工作过程分析[J]. 徐焕祥,俞小莉,王雷,方奕栋,樊之鹏,窦文博,李道飞. 农业工程学报. 2016(S1)
[3]内回热器对低温有机朗肯循环热力性能的影响及工质选择[J]. 韩中合,潘歌,范伟,王智. 化工进展. 2016(01)
[4]基于有机朗肯循环的车用柴油机排气余热回收系统性能分析[J]. 杨富斌,董小瑞,王震,杨凯,张健,张红光. 车用发动机. 2015(01)
[5]气动发动机设计方法与理论的研究进展[J]. 宋宇,蒋峰,朱德泉,朱烨,孙磊,焦俊. 机械设计. 2015(02)
[6]考虑换热温差的新型有机朗肯循环-分流闪蒸系统热力性能分析[J]. 杨新乐,黄菲菲,李惟慷,戴文智,董思含. 机械工程学报. 2015(08)
[7]非共沸混合工质ORC对低焓地热能的深度利用[J]. 倪渊,赵良举,刘朝,徐进良,张墨耕. 太阳能学报. 2014(09)
[8]有机朗肯循环的研究进展[J]. 邓立生,黄宏宇,何兆红,窪田光宏,袁浩然,呼和涛力,小林敬幸. 新能源进展. 2014(03)
[9]发动机多工况有机朗肯循环中混合工质研究[J]. 尉庆国,王震,杨凯,杨富斌,张健,张红光. 哈尔滨工程大学学报. 2014(04)
[10]柴油机多品位余热回收低损跨临界联合循环模拟[J]. 舒歌群,许晓菲,田华,贾琦,孙秀秀,刘丽娜. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(01)
博士论文
[1]基于朗肯循环的发动机废热回收理论与试验研究[D]. 冯黎明.天津大学 2010
[2]空气动力发动机的探索性研究[D]. 刘昊.浙江大学 2004
硕士论文
[1]船用凝汽器设计与壳侧性能模拟及优化研究[D]. 曾子威.哈尔滨工程大学 2017
[2]基于GT-Power的490柴油机进排气系统的数值仿真与优化研究[D]. 刘德辉.华南理工大学 2016
[3]船舶柴油机余热利用系统建模与仿真研究[D]. 孙立珠.哈尔滨工程大学 2014
[4]活塞排气气动发动机仿真分析研究[D]. 张文龙.南昌航空大学 2010
[5]CO2跨临界水—水热泵系统的模拟和实验研究[D]. 马利蓉.天津大学 2006
本文编号：3600820
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3600820.html
