一种基于能量守恒原理的数控车削能耗模型

根据机床系统的能量守恒原理,提出了一种数控车床加工过程能耗精确评估方法。参照机床系统的能量流分布,分离各能量分支的功耗,对各分支分别独立建模,最终建立数控车床系统能耗与主轴转速、进给量和材料去除率之间的函数关系。由于各分支系统建模的独立性,使得能耗模型不仅适用于数控车床系统稳定切削阶段,也适用于稳定的待机、空转和空切阶段。实验结果显示,车削过程能耗评估精度超过98%。在该方法的基础上,进一步提出改进型的机床系统单位体积能耗模型。

最小能耗率原理的数值水槽模拟验证

最小能耗率原理发展至今,已有严密的理论证明,但缺少实测数据和数值模拟的验证。本文采用Flow3D中RNG k-ε紊流模型结合GMO法对顺直矩形水槽内的水流运动进行了数值模拟研究,通过选取不同断面之间的水流为研究系统,计算了各个时刻系统的单位体积水流能耗率变化。结果表明,矩形水槽内的水流运动确实遵循最小能耗率原理。

加湿除湿脱盐系统的热力学分析及实验研究

基于加湿除湿(HDH)原理,搭建在低温常压下运行的新型脱盐系统,详细介绍系统的结构和工作原理.在相关假设的基础上对加湿除湿过程进行热力学分析,开展空气循环体积流量、进料体积流量和料液温度等操作参数对系统产水性能影响的实验研究.实验结果表明,系统产水量随着料液温度和进料体积流量的增加而增大;与预期相反,系统产水量随空气循环体积流量的增加而先增大后减小;当进料体积流量为60 L/h、料液温度为57°C、空气循环体积流量为180 m^3/h时,系统最大产水量和脱盐率分别达到1.7 kg/h、大于99.99%;当料液温度为38°C时,系统最大造水比和单位体积产水能耗分别为3.8、166 kW·h/m^3.由于具有结构紧凑、模块化设计、操作简单、维护成本低、可以与可再生能源结合等特点,该系统在海水淡化领域颇具竞争力.上述研究表明,该系统虽然有很大的提升空间,但很有希望应用于分散式小规模淡水生产.

基于正交实验的TC4钛合金连杆锻造工艺参数影响研究

为了实现连杆热锻过程的绿色设计,针对TC4钛合金连杆的热锻过程的单位体积能耗,采用有限元软件Deform-3D构建连杆的有限元模型,运用正交实验方案探究了锻坯初始温度、锻造速度、压扁量、摩擦因数4个工艺参数对单位体积能耗的影响。通过极差分析得到了各因素对单位体积能耗的影响程度:摩擦因数对单位体积能耗的影响程度最大,其次为锻坯初始温度和锻造速度,压扁量对单位体积能耗的影响最小;确定了优选方案工艺参数组合为:锻坯初始温度为1010℃、锻造速度为550 mm·s^(-1)、摩擦因数为0.1、压扁量为10 mm。在优选后的工艺参数条件下进行了连杆样品锻造,单位体积能耗由原来的418.54 J·mm^(-3)下降至288.17 J·mm^(-3),降幅达31.15%。TC4钛合金连杆热锻样品的金属填充正常,无锻造缺陷,实现了绿色制造。