水润滑单螺杆空气压缩机性能影响因素的试验研究

为了深入研究水润滑单螺杆空气压缩机性能的影响因素,设计制造了一台水润滑单螺杆空气压缩机,并搭建了测试试验台,通过试验研究了不同转速、排气压力和喷水流量对水润滑单螺杆压缩机性能的影响.结果表明,增加转速可以减小泄漏量,提高压缩机的性能.其余工况不变,只增大喷水流量时,可以提高压缩机的水气比,增强水气之间的换热和压缩机的密封效果,进而提高水润滑单螺杆空气压缩机的各项性能.如转速为3000 r/min、排气压力为0.50 MPa时,喷水流量由50 L/min提高至80 L/min,压缩机的容积效率提高5.15%,绝热效率提高2%,比功率降低0.26 kW/(m3·min^(-1)).由于水的黏度远小于润滑油,因此为了保证压缩机的性能,水气比要高于同工况下的油气比.在额定转速3000 r/min下,排气压力为0.50~0.65 MPa时,建议的水气比范围为2.94%~3.48%.

过冷器前节流中间补气空气源热泵性能模拟研究

为了解决空气源热泵在低温工况下性能衰减、排气温度过高和制热不足等问题,以过冷器前节流中间补气空气源热泵循环系统为研究对象,建立了以带补气单螺杆压缩机为热力系的循环理论数学模型,给出了中间平衡补气压力的计算流程,并对系统参数进行了模拟计算。结果表明与不补气压缩系统相比,补气对系统COP、制热量的提升具有明显作用;压缩机的补气口越靠近吸气结束位置,系统性能参数越好;在蒸发温度-25℃情况下,补气与过冷器过冷侧液体出口的温差降低6℃,压力损失系数从0.42增加到0.82,COP提升了14%左右。因此,在能够保证过冷器正常运行的情况下,尽可能减小补气口与过冷器过冷侧液体出口的温差,尽量减少补气过程中的压力损失,有利于补气热泵系统性能的提升。研究结果可为过冷器空气源热泵系统的设计提供理论支持。

海洋石油滚动轴承故障计算分析软件工具设计

通过开展振动监测,可实现海洋石油设备预知性维修,而滚动轴承故障是海洋石油动设备最常见的故障形式,因此计算获得滚动轴承部件故障频率是精确诊断滚动轴承故障的基础.目前的相关软件工具无论从可靠性还是数据、功能层面均无法满足海洋石油滚动轴承计算分析的需求.文章根据海洋石油设备的特点,设计开发了一套以TXT文本为存储数据库、基于文件流操作技术和逻辑规则模型的海洋石油滚动轴承故障计算分析的软件工具.通过应用验证,该软件工具可有效实现滚动轴承故障的计算分析.

单螺杆膨胀机基元容积膨胀过程两相流模拟研究

本文通过采用CFD数值模拟分析法研究单螺杆膨胀机基元容积膨胀过程油气两相流的非稳态流动特性。考虑到单螺杆空间三维曲面结构的复杂性以及要实现单螺杆膨胀机基元容积膨胀过程的实时变化,利用STAR-CCM+软件对三维计算模型进行网格划分并采用变形网格技术实现动态膨胀过程的模拟仿真。模拟结果得到单螺杆膨胀机膨胀过程工质压力和温度变化规律,获得基元容积内流场的压力、温度和油气两相分布云图,并深入分析润滑油对工质状态的作用规律。

冷却水流量对ORC系统性能影响的实验研究

采用自主研发的单螺杆膨胀机作为机械动力,实验研究了冷却水流量对ORC余热发电测试系统及单螺杆膨胀机性能的影响。实验结果表明:当冷却水流量从8 m^3·h^(-1)升至19 m^3·h^(-1)时,单螺杆膨胀机输出功和轴效率分别从4.31 kW、36.38%增至5.15 kW、41.1%,分别增加了19.5%、13%。针对本实验系统,在考虑润滑油泵、工质泵、冷却水泵和冷却塔风扇等所有系统辅机功耗之后,当冷却水流量为12 m^3·h^(-1)时,系统净输出功和系统净效率达到最大值,分别为2.44 kW和2.47%。通过研究冷却水流量对ORC系统性能的影响,为ORC冷却系统的设计和优化系统性能提供重要的实验依据。

PC型单螺杆压缩机主要几何关系的分析

为了解决PC型单螺杆压缩机设计中理论输气量、排气压力和耗功的计算问题,对其螺槽容积、扭矩数学模型、封闭螺旋线和排气孔口进行了研究.首先对PC型单螺杆啮合过程中,星轮齿的侵入面积和形心进行了公式推导;其次建立了单螺槽容积、密闭螺槽容积、任意时刻螺槽容积和扭矩的数学模型,给出了封闭螺旋线及排气孔口大小的公式.并且以螺杆直径为117 mm的PC型单螺杆压缩机为例,分析结果表明:利用Pro/E软件建立了单螺槽的实体模型,测量体积发现与计算体积误差在3.771%左右;瞬时扭矩随着进气压力的不同呈现周期性变化;扭矩比值接近1,并且扭矩比与进气压力无关.为PC型单螺杆压缩机的设计和计算提供理论依据.

变负荷下单螺杆制冷压缩机复合滑阀能量调节机构特性

为了解决不同环境工况下单螺杆制冷压缩机内外压比不等的问题,以提高运行效率,提出采用复合滑阀新型能量调节机构.复合滑阀能量调节机构可同时实现气量和内容积比调节.基于单螺杆制冷压缩机的工作特点,确定了某单螺杆制冷压缩机复合滑阀的结构参数;分析了旁通口起始位置和串气槽对不同负荷下内容积比的影响;建立了有效旁通面积的计算模型,得到不同负荷及滑阀起始位置对有效旁通面积的影响,为部分负荷工作特性研究奠定了基础.研究表明:复合滑阀可以实现满负荷内容积比较大范围调节,部分负荷时,随着气量的减小,内容积比随之增大,串气槽可以有效缓和其增大,滑阀起始位置越靠近排气端,内容积比和气量突跳量越大;有效旁通面积和持续时间随着负荷减小而增大,旁通口起始位置在不越过封闭螺旋线的条件下应尽量靠近进气端,以提高部分负荷压缩机的工作性能.

带经济器补气的单螺杆压缩机空气源热泵系统模拟分析

为了深入研究带补气过程的单螺杆压缩机内部的工作过程,介绍了带经济器的单螺杆压缩机空气源热泵系统循环原理,并以R22为工质,建立了描述经济器补气压缩过程的热力学模型.以非稳定流动开口系能量方程、质量守恒方程以及实际气体状态方程等建立以螺杆转角为自变量,以工作腔内压力、温度和质量等为应变量的多元一阶线性微分方程组.利用四阶龙格-库塔法进行分析求解,得到相应螺槽内工质相关物性参数随螺槽容积的变化规律.结合单螺杆压缩机的结构型线,建立了描述单螺杆压缩机经济器补气过程更为全面的计算模型,以及单螺杆压缩机补气过程中循环耗功的计算方法,利用该模型计算分析了经济器补气过程中,不同蒸发温度下单螺杆压缩机的制热量、耗功率以及能效比等相关参数.通过与常规无经济器补气过程的空气源热泵系统对比分析得出,经济器补气过程对压缩腔内工质的工作过程影响较大,具有经济器补气结构的空气源热泵系统的制热性能和能效比均可以得到有效的提高.

高压单螺杆膨胀机初步性能试验

为了回收天然气门站中6 MPa以下输气管道的压力能,自主研发了螺杆直径117 mm的高压单螺杆膨胀机.以高压空气为工质对高压单螺杆膨胀机进行了初步性能测试.通过改变高压单螺杆膨胀机进出口压力和转速,得到了各性能参数的变化规律.试验结果表明,高压单螺杆膨胀机的最大进口压力为5.8 MPa、最大输出功率为56.5 k W、容积效率为91.8%,轴效率为51.9%,最小气耗率为66.4 kg/(k W·h);容积效率随着转速的增加而增加,在高转速时,进口压力对其影响较小,低转速时影响较大;轴效率随着转速的增加而增加,随着进口压力的增加先增加后逐步稳定;高压单螺杆膨胀机采用轴向排气技术,减弱了欠膨胀程度,拓宽了膨胀机高效运行范围.通过以上试验性能研究,为下一阶段利用高压单螺杆膨胀机建立压力能回收示范项目提供技术支持.

储热过程竖排圆柱表面熔盐自然对流传热规律研究

为了得到储热过程竖排圆柱表面熔盐自然对流传热规律,通过数值模拟的方法,对圆柱间距S/D=5~10(S为相邻2根圆柱之间的间距,D为管排圆柱的直径)的2~8根竖排圆柱表面自然对流传热进行了研究。结果表明:管排中每一根圆柱表面的自然对流传热与该圆柱在管排中的位置和圆柱间距S/D有关。整个管排圆柱表面熔盐自然对流传热平均努赛尔数(Nua)是由圆柱的间距S/D、圆柱根数N和瑞利数(Ra)决定的。当S/D较小时(S/D=5),多根管排圆柱表面熔盐自然对流传热Nua随着管排中圆柱根数的增加而减小;当S/D较大时(S/D=10),多根管排圆柱表面熔盐自然对流传热Nua随着管排中圆柱根数的增加而增大。研究结果可以为熔盐蓄热装置设计提供理论依据。

改性八水氢氧化钡相变放热特性试验研究

蓄热技术可有效解决可再生能源难以并网的问题。为了获得蓄热密度大的相变材料八水氢氧化钡在套管内的相变传热特性,针对课题组制备的改性八水氢氧化钡展开试验研究,分析改性八水氢氧化钡在套管内的相变放热特性。研究了冷却水进口温度、流量等参数对改性八水氢氧化钡相变过程及传热性能的影响。结果表明:提高冷水进口流量可以缩短改性八水氢氧化钡相变放热时间,但过高的进口流量会降低换热功率;提高冷水进口温度对改性八水氢氧化钡相变放热时间的影响较小,但会降低换热功率。在课题试验范围内,获得最佳进口流量为80 L/h,最大平均换热功率为251 W。

油黏度对单螺杆膨胀机压力损失的对比实验分析

膨胀机性能对压缩空气储能系统的影响已被广泛研究。然而,仅有少数研究是集中于不可逆损失的影响,尤其是压力损失对膨胀机性能的影响往往被忽略。润滑油的加入可以达到改善压力损失的目的,为了阐明润滑油对压力损失的影响关系,以压缩空气为工作介质,采用6种不同运动黏度的润滑油对3台不同结构参数的单螺杆膨胀机在不同运行条件下进行了对比实验研究。结果表明,提高润滑油的运动黏度可以大幅减小压力损失及占比以及有效降低压力能量损失对轴效率的影响率。相反,虽然提高润滑油的运动黏度可以在一定程度上有效提高轴效率,但两者之间并不存在正比关系。