自由活塞膨胀机-直线发电机集成装置开发及试验研究

发布时间：2017-09-15 18:05

  本文关键词：自由活塞膨胀机-直线发电机集成装置开发及试验研究

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【摘要】：作为车用内燃机余热回收系统中的能量输出单元,膨胀机的选型与设计对其运行性能有重要影响,本课题的目的在于开发一种适用于车用余热回收系统的膨胀机。通过对现有内燃机余热回收系统中膨胀机的工作原理和研发情况进行分析,确定了自由活塞膨胀机-直线发电机集成装置的设计方案。基于自由活塞装置的特点,设计了一种新型凸轮盘式配气机构,通过对配气机构进行动力学分析,确定其稳定运行区间和驱动扭矩范围,并开发了基于伺服电机驱动的配气控制系统。根据自由活塞膨胀机的结构特点和运行情况,通过耦合直线发电机、压缩空气源、试验数据采集系统等,完成了自由活塞膨胀机-直线发电机集成装置的开发与试验平台的搭建。通过试验,系统研究了进气压力、凸轮盘转动频率、负载电阻阻值等因素对自由活塞膨胀机-直线发电机集成装置工作性能的影响情况。试验结果表明:随着进气压力的升高,活塞运动位移增加,活塞峰值速度、峰值加速度均升高,负载峰值电压也升高;随着凸轮盘转动频率的升高,缸内峰值压力逐渐降低,活塞运动的最大位移减小,活塞峰值速度、负载峰值电压均呈现先增加后减小的趋势,随着进气压力的升高,活塞峰值速度的最大值沿X轴向右偏移,即最优凸轮盘转动频率增加;随着负载电阻阻值的增加,活塞峰值速度、峰值加速度、负载峰值电压均呈现先增加后减小的趋势。试验结果验证了自由活塞膨胀机-直线发电机集成装置的工作原理的可行性,并为后续研究工作提供了借鉴与指导。
【关键词】：自由活塞膨胀机 直线发电机 集成装置 试验研究
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK115;TM31
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 物理量名称及符号表7-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 研究背景10
• 1.2 车用内燃机余热回收技术研究现状10-12
• 1.3 余热回收系统中膨胀机的分类12-20
• 1.3.1 涡轮膨胀机12-13
• 1.3.2 螺杆膨胀机13-14
• 1.3.3 涡旋膨胀机14-15
• 1.3.4 往复活塞膨胀机15-17
• 1.3.5 其它类型膨胀机17-19
• 1.3.6 车用内燃机余热回收系统用膨胀机分析19-20
• 1.4 自由活塞膨胀机研究现状20-22
• 1.5 本课题研究内容及意义22-24
• 1.5.1 研究内容22
• 1.5.2 研究意义22-24
• 第2章 FPE-LG集成装置的开发24-44
• 2.1 自由活塞动力装置的基本结构及工作原理24-26
• 2.2 自由活塞膨胀机的开发26-34
• 2.2.1 自由活塞膨胀机活塞缸的开发27-28
• 2.2.2 自由活塞膨胀机配气机构的开发28-31
• 2.2.3 配气机构动力学分析31-34
• 2.3 配气机构驱动系统的开发34-39
• 2.3.1 伺服电机控制柜设计与工作原理35-37
• 2.3.2 伺服电机控制程序37-39
• 2.4 直线发电机的结构及外接负载39-41
• 2.5 本章小结41-44
• 第3章 FPE-LG集成装置压缩空气试验平台开发与调试44-56
• 3.1 压缩空气源44-45
• 3.2 试验数据的采集与处理45-50
• 3.2.1 试验数据采集系统45-47
• 3.2.2 试验数据滤波程序47-50
• 3.3 配气机构的相位匹配与能耗分析50-54
• 3.3.1 配气机构相位匹配50-53
• 3.3.2 配气机构驱动扭矩与能耗分析53-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第4章 FPE-LG集成装置试验研究56-68
• 4.1 FPE-LG工作过程分析56-60
• 4.2 进气压力对FPE-LG集成装置性能的影响60-62
• 4.3 凸轮盘转动频率对FPE-LG集成装置性能的影响62-65
• 4.4 外接负载阻值对FPE-LG集成装置性能的影响65-66
• 4.5 本章小结66-68
• 结论与展望68-70
• 参考文献70-74
• 附录74-78
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文和申请的专利78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李昀竹;裴刚;李晶;季杰;;小型涡轮在有机朗肯循环系统中的性能测试与分析[J];热能动力工程;2012年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨晓晨;低品位余热的有机朗肯循环发电系统的实验分析与优化设计[D];天津大学;2012年

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本文编号：858054