二氧化碳跨临界循环膨胀机的研究与开发

摘要

该文以自然工质CO<,2>跨临界循环膨胀机为研究对象,从减小节流损失和回收循环系统膨胀功的角度,重点探索提高系统效率的关键技术问题,旨在使自然工质CO<,2>跨临界循环在环保和节能方面均具有优势,为其向实用化迈进提供理论指导和实践经验.1.CO<,2>跨临界循环膨胀过程的理论分析和膨胀机理的研究以非平衡热力学和相变理论为指导,对CO<,2>膨胀可能经历的三种相变过程进行了理论分析,在此基础上,对该相变膨胀过程进行了深入的机理分析,得出了该膨胀过程的特点.2.CO<,2>跨临界循环滚动活塞膨胀机的理论分析和设计在分析比较不同类型膨胀机的特点和使用范围的基础上,提出选择研制CO<,2>跨临界循环滚动活塞膨胀机的目标.从热力学原理出发,分析了CO<,2>跨临界循环滚动活塞膨胀机的工作过程,确定了膨胀机的主要结构参数,计算了吸入阀开口的时间、膨胀机流量、膨胀过程中气缸内流体的物性参数变化规律以及膨胀机的功率特性.探讨了膨胀机的吸气控制方案,决定采用机械式控制方法,并分析了变工况下的调节方案.3.CO<,2>跨临界循环滚动活塞膨胀机的实验研究开发了CO<,2>滚动活塞膨胀机样机,研制了CO<,2>跨临界循环膨胀机试验系统,并对CO<,2>跨临界循环中的滚动活塞膨胀机和膨胀机循环的运行性能进行了实验研究.验证了所开发的CO<,2>滚动活塞膨胀机的实际工作的可行性,得出其设计工况下的实际运行效率,并找出了存在的问题.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1 CO2跨临界循环的研究背景及现状

1.1.1制冷剂的历史与CO2的重新启用

1.1.2 CO2工质及CO2跨临界循环的特点

1.1.3 CO2跨临界循环的研究现状及应用领域

1.2 CO2膨胀机技术的研究现状

1.3论文的研究内容、意义及方法

1.4本章小结

第二章CO2膨胀过程的理论研究

2.1 CO2跨临界循环中膨胀过程的基本问题探讨

2.2 CO2临界点相变特性的分析与计算

2.3 CO2膨胀过程中降压相变的机理分析

2.4 CO2膨胀过程的热力学分析

2.5本章小结

第三章CO2跨临界循环膨胀机的理论研究与设计

3.1不同膨胀机的比较与开发目标的选取

3.2滚动活塞膨胀机工作过程的热力学分析

3.3膨胀机的吸气控制与容量调节及最优控制方案的探讨

3.4滚动活塞膨胀机的动力学分析与计算

3.5膨胀机工作过程中的不可逆因素分析及改进方案的提出

3.5.1膨胀机工作过程中的不可逆因素分析

3.5.2 CO2滚动活塞膨胀机各部分损失分析及改进方案的提出

3.6 CO2滚动活塞膨胀机的结构设计及与能量转换装置的结合

3.7本章小结

第四章CO2跨临界循环膨胀机的实验研究

4.1 CO2跨临界循环膨胀机的实验系统与装置

4.2实验研究内容与方法

4.3数据采集与控制系统设计

4.4实验结果与分析

4.5实验误差分析

4.6本章小结

第五章结论与创新之处

5.1结论

5.2论文的创新之处

5.3未来工作设想

参考文献

攻读博士期间发表的学术论文

攻读博士期间申请的专利

攻读博士期间参加的科研项目

致谢