用于有机朗肯循环的三柱塞泵运行性能实验

选用三柱塞泵,建立有机朗肯循环(ORC)实验平台。选用涡旋式膨胀机作为热功转换设备,采用三氟二氯乙烷(R123)作为工质,在140℃热源下开展实验,考察工质泵在不同工况下的运行性能。研究结果表明,三柱塞泵实际运行效率为22%~30%,是已有文献报道水平的1.5~4.3倍。工质泵等熵效率和机械效率分别为60%~69%和37%~45%。工质泵运行参数偏离额定参数是导致机械效率偏低的主要原因。工质泵发生气蚀会导致其等熵效率减小,同时还会造成工质流量下降。对于本实验台,防止气蚀发生的工质泵入口临界过冷度为21℃。     

太阳能再热式有机朗肯循环发电系统性能研究

建立了带抛物槽式集热器的太阳能再热式有机朗肯循环发电系统模型,研究了再热式有机朗肯循环系统热效率增加量与输出功增加量随蒸发温度的变化规律。结果表明:当再热压力比为0.25时,太阳能再热式有机朗肯循环系统能有效地提高系统总效率,输出功随蒸发温度增加近似呈线性增加。对分别以R11、R114、R134a和R245fa为工质的再热式有机朗肯循环系统热效率提高量进行比较,以R245fa为工质的再热式有机朗肯循环热效率提高最大,达4.3%。     

抽气回热式有机朗肯循环系统热力学分析

为了实现发动机排气余热能的高效回收与利用,设计了抽气回热式有机朗肯循环(ORC)系统.在Matlab环境下,分析了抽气压力、蒸发压力、膨胀机入口温度等因素对系统性能的影响,并利用热力学第一定律及第二定律将抽气回热式ORC和基本ORC进行对比.研究结果表明,在固定蒸发压力下,抽气回热式ORC系统的热效率、炯效率随抽气压力的增大而先增大后减小,工质质量流量随抽气压力的增大而逐渐增大,蒸发器换热量随抽气压力的增大先减小后增大;与基本ORC系统相比,抽气回热式ORC系统的热效率、(火用)效率均有提高,炯损率降低,因此抽气回热式ORC系统余热回收效果更明显.     

柴油机全工况下抽气回热式有机朗肯循环系统分析

针对一台车用柴油机的排气能量变化规律,建立了抽气回热式有机朗肯循环(RORC)系统,分别采用纯工质R245fa和非共沸混合工质Mix(异戊烷与R245fa按照摩尔比例7∶3组成的混合工质),研究了抽气压力这一参数对RORC系统净输出功率、系统热效率、工质质量流量等性能的影响;进而确定Mix抽气压力1.15 MPa,R245fa抽气压力1.2 MPa,在柴油机全工况范围内,对比分析了采用2种工质的RORC系统的净输出功率、效率、工质质量流量等性能随柴油机转速和转矩的变化情况,结果显示,在柴油机全工况范围内,与采用R245fa的RORC系统相比,采用Mix作为工质的RORC系统的余热回收效果更佳。     

基于遗传算法的热水ORC发电系统优化设计

介绍了遗传算法的基本理论,详细描述了以低温热水为热源的有机朗肯循环余热发电系统的热力过程,以系统净发电量最大为优化目标,利用谢菲尔德遗传算法工具箱在Matlab中编写优化计算程序对系统进行优化,得到了较为理想的优化结果,也为解决其他工程优化问题提供了一种更加有效的方法。     

发动机能量回收与利用的研究

分析发动机能量回收的意义及能量回收方式的要求,介绍几种能量回收方式及相关研究,并对余热发电技术及发电方式进行阐述。结合相关研究现状,总结得出涡轮发电和有机朗肯循环发电是最为高效的能量回收方式。     

蒸发温度对中温余热ORC系统热力性能的影响

以LR6A3L型号柴油机出口流量为540 kg/h、温度为333 ℃的烟气为研究对象,基于有机朗肯循环系统,采用R123、R245fa和R600作为循环有机工质,研究工质蒸发温度对系统热力性能的影响。研究结果表明:随着工质蒸发温度的增加,系统净输出功率、循环热效率和效率均逐渐增加,而系统总的不可逆损失则逐渐减小。当系统操作工况一定时,工质R123的净输出功、循环热效率和效率最大,且总的不可逆损失最小。      

基于单螺杆膨胀机的发动机排气余热回收系统

针对发动机排气余热的特点,设计了有机朗肯循环(ORC)排气余热回收系统,采用单螺杆膨胀机作为动力输出装置,采用R245fa作为工质,提出了发动机排气余热利用率的概念和计算方法。结合发动机的试验数据,分析了ORC工质蒸发压力和发动机转速对ORC系统性能的影响,确定了适用于ORC系统的工质蒸发压力的最佳值。研究结果表明,当工质蒸发压力为3.0 MPa时,ORC系统能够在发动机全转速范围内正常工作,并且ORC系统的净输出功率最高可达12.1 kW,热力学第一定律效率最高可达11.27%,热力学第二定律效率最高可达25.8%,发动机排气余热利用率最高可达8.9%,发动机排气余热回收效果明显。     

低压油路对电控单体泵循环变动的影响试验

进行单缸单体泵的油泵台架试验,获得了不同转速下油泵入口端的低压供油压力和高压油管内的高压压力.分析了循环变动时低压和高压对应的压力曲线特点.研究表明:单体泵控制阀打开过程中,供油柱塞下行吸油使得低压油路内压力降低,同时高压油腔内燃油回流到低压油路时形成压力波,这两个因素导致高转速时低压油路的供油压力在部分循环内出现负压,产生单体泵循环变动.试验证明,提高输油压力和增大低压油路的流通面积能够降低单体泵循环变动.     

带可调式前置导叶轴流泵空化性能试验

以一台带可调式前置导叶轴流泵为研究对象,在闭式试验台上进行了非额定工况的空化性能试验,揭示了前置导叶对轴流泵空化性能及进出口压力脉动的影响。空化性能曲线表明:安装前置导叶后,水力损失增加,扬程下降,但临界汽蚀余量减小,空化性能得到改善;前置导叶由负角度向正角度调节时,虽然扬程逐渐降低,但抗汽蚀性能得到增强。压力脉动分析结果表明:空化初生时,设置前置导叶后进出口压力脉动幅值均增加,且峰值主要出现在叶频及其谐频处,临界空化与空化严重时,进口压力脉动主要集中在低频处,出口则呈现宽频脉动特性;流量降低时,泵内流态紊乱,前置导叶对压力脉动幅值影响较小,且脉动峰值出现位置随前置导叶角度变化而改变。     

多级离心泵的统计与技术分析

通过对国内多级清水离心泵的性能指标进行行业统计调查,在收集大量数据的基础上,将效率、汽蚀余量性能指标的实测值与国家标准规定值及样本教值进行比较,对立式结构、卧式结构分别进行统计、整理、分析,详细地介绍了国内单级单吸清水离心泵的技术水平现状,指出了样本数据普遍与实测数据不一致、低比转速的性能指标技术水平相对好一些及立式结构的效率性能指标偏低.并对整理结果进行详细技术分析.     

深井离心泵数值模拟与试验

以150QJ20型深井泵为例,利用CFD软件Fluent快速准确地预测深井离心泵的性能,分别用不同网格数、不同残差收敛精度、不同湍流模型、不同流场计算方法进行了数值模拟,分析了不同设置方法对数值模拟结果的影响;对不同级数深井离心泵模型的数值模拟结果进行了讨论。在此基础上,选择出适合深井离心泵的数值模拟设置方法。将数值模拟结果与试验结果对比,分析了两者的差异,表明了利用Fluent软件预测深井离心泵性能的可行性。     

复合叶轮改善双吸式离心泵空化性能研究

针对双吸式离心泵在大流量工况下容易遭到汽蚀破坏,运行可靠性差的问题,采用长短叶片复合叶轮对双吸泵的空化性能进行改善研究。选用SST k—ω湍流模型及Rayleigh—Plesset空化模型,对常规叶轮和复合叶轮双吸泵进行了全流道三维定常数值计算,并与试验结果进行了对比,对叶轮内部流场进行了分析。研究表明,长短叶片复合叶轮能够显著改善双吸泵的空化性能,降低必需空化余量,减小空化区的范围,改善叶片表面压力分布及叶轮内部流动状况,在大流量工况下改善效果更为明显。     

有阀压电薄膜泵性能研究

分析了腔体容积和阀的结构对压电泵最佳工作频率的影响，提出了小腔体、复合阀结构的压电薄膜泵设计观点。实验结果表明，采用较小的腔体体积(腔体压缩比足够大)和复合阀结构，可使压电泵最佳工作频率增加，同时使压电泵具有较强的自吸能力和抗气泡干扰能力。在无负载时对应流量的最佳工作频率为50Hz，随负载增加相应减小；对应输出压力的最佳工作频率为20Hz。在输入电压80V、工作频率20Hz时，压电泵最大自吸压力为2．5kPa，在输出压力小于3．0kPa时，进入腔体内的气泡可自行排出。     

具有诱导轮的高速离心泵汽蚀特性试

采用闭式流体输送试验台,对具有前置诱导轮的高速离心泵进行了汽蚀特性试验研究,比较分析了无诱导轮、单个及串联诱导轮3种工况下诱导轮对离心泵性能及汽蚀性能的影响.发现前置单个或串联诱导轮对离心泵的性能影响并不显著,单个诱导轮的离心泵性能相对于无诱导轮的离心泵性能稍有下降,具有串联诱导轮的离心泵扬程和效率与无诱导轮离心泵相比稍有增加;但采用串联诱导轮可有效提高离心泵的汽蚀性能.