一种回热型双活塞热机的设计与研究

发布时间：2024-06-06 02:00

　　随着社会文明的不断进步,人类对能源的需求量也逐渐增大,但常规能源已日渐枯竭,发展可再生能源成为当务之急。可再生能源中,太阳能因其方便和安全得到了广泛应用。目前的太阳能利用装置中最普遍的是太阳能热水器,但其运行温度低(不超过100摄氏度),所收集的热能仅可用于加热生活用水,很难转化为机械能用作它用。为此,文中提出了一种新型回热型双活塞热机,可将太阳能或其他低品质热能转化为势能,在较小的温差下吸热做功,同时,该热机能够实现连续泵水,为夏季抗旱提供了一种有效手段。文中根据热机使用环境和条件,完成了回热型双活塞热机的泵水系统、换热系统、控制系统设计。根据冷凝侧面积最小准则确定了泵水系统中缸体的直径大小;通过热力学计算完成换热系统中换热器和冷凝器设计;根据热机运行原理完成了控制系统的软硬件设计,达到对热机中各个阀门的准确开闭。针对回热型双活塞热机的工作过程,分析了热机的工作原理,建立了热机循环系统的热力学模型。根据回热型双活塞热机的工作条件设定,对比分析了四种低沸点工质的热力学性能。考虑的工质包括:甲醇、丙酮、R113(三氯三氟乙烷)和R141b(一氟二氯乙烷)。理论分析表明四种工质的热效率相差...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 常见的太阳能热机
        1.2.1 太阳能斯特林热机
        1.2.2 太阳能热声热机
        1.2.3 太阳能布雷顿热机
        1.2.4 太阳能明托热机
    1.3 常见的太阳能热力泵水系统
    1.4 国内外太阳能热机的研究现状
    1.5 本文的工作内容
第2章 热机机械结构与控制电路设计
    2.1 回热型双活塞热机的机械结构设计
        2.1.1 回热型双活塞热机的构成
        2.1.2 回热型双活塞热机的工作原理
    2.2 泵水系统设计
        2.2.1 缸体设计
        2.2.2 活塞设计
    2.3 换热系统设计
        2.3.1 集热器数值计算
        2.3.2 蒸发器设计
        2.3.3 冷凝器设计
        2.3.4 蒸气平衡管设计
    2.4 控制系统设计
        2.4.1 控制系统整体结构
        2.4.2 硬件电路设计
        2.4.3 软件设计
    2.5 本章小结
第3章 热机的热力学过程分析
    3.1 回热型双活塞热机的热力学模型
        3.1.1 回热型双活塞热机的工作原理
        3.1.2 回热型双活塞热机的数学模型
        3.1.3 回热型双活塞热机循环工作条件的设定
    3.2 工质选择
        3.2.1 工质的性质分析
        3.2.2 工质对热机循环性能的影响
        3.2.3 工质选择的综合评价
    3.3 系统分析
        3.3.1 系统循环效率分析
        3.3.2 循环周期分析
    3.4 本章小结
第4章 热机实验结果与分析
    4.1 回热型双活塞热机的操作流程
    4.2 回热型双活塞热机的性能实验
        4.2.1 热机的效率计算
        4.2.2 热机系统初步测试
        4.2.3 压力平衡阀的开启时间测定
        4.2.4 压力平衡阀回热效果实验
        4.2.5 热机在不同加热温度下运行实验
        4.2.6 不同泵水高度下热机运行情况
        4.2.7 夏季和冬季不同季节下热机运行情况
        4.2.8 热机理论效率与实际效率对比
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢



本文编号：3990136