變截面渦旋膨脹機(jī)的性能研究.pdf

1、渦旋膨脹機(jī)是有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）的關(guān)鍵設(shè)備，膨脹機(jī)性能的好壞對整個系統(tǒng)有著決定性的影響。變截面渦旋膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)特殊，且在工作過程中介質(zhì)狀態(tài)的變化更為復(fù)雜。因此定量化分析研究變截面渦旋膨脹機(jī)的性能就顯得尤為重要。本文以變截面渦旋膨脹機(jī)為研究對象，構(gòu)建整機(jī)綜合數(shù)學(xué)模型，包含幾何模型、泄露模型、傳熱模型和力學(xué)模型，運用Matlab和Fortran軟件實現(xiàn)了變截面渦旋膨脹機(jī)整機(jī)性能的分析模擬。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴變截面渦旋基線由圓

2、漸開線Ⅰ、高次曲線和圓漸開線Ⅱ構(gòu)成，齒頭修正采用雙圓弧加過渡直線的方法。根據(jù)渦旋齒面連續(xù)嚙合基本原理和曲面共軛接觸條件以及變截面渦旋齒基線的構(gòu)建方法，推導(dǎo)出了變截面渦旋膨脹機(jī)的型線方程，詳細(xì)論述了變截面渦旋膨脹機(jī)工作過程（吸氣、膨脹、排氣）中容積變化的計算方法，給出了完整的計算公式并建立了相關(guān)的幾何模型，對比研究了不同條件下變截面和等截面渦旋膨脹機(jī)的容積變化。⑵建立了變截面渦旋膨脹機(jī)的泄露模型，并比較分析了變截面和等截面渦旋膨脹機(jī)的泄露

3、線長度變化；分析研究了變截面渦旋膨脹機(jī)動渦旋盤的氣體力變化，給出了輸出功率的計算方法。構(gòu)建了變截面渦旋膨脹機(jī)的熱力學(xué)模型，并分析計算了工作腔內(nèi)介質(zhì)壓力、質(zhì)量等參數(shù)隨主軸轉(zhuǎn)角的變化。⑶根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析了泄露、傳熱等對變截面渦旋膨脹機(jī)性能的影響。采用研制開發(fā)的變截面渦旋膨脹機(jī)搭建了測試平臺，對不同進(jìn)氣壓力下的排量和發(fā)電功率進(jìn)行了測試，結(jié)果表明，構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型能夠準(zhǔn)確描述變截面渦旋膨脹機(jī)的吸氣、膨脹及排氣全過程，驗證了模型的正確性