双螺杆氦气压缩机性能预测与集成技术研究

摘要

双螺杆压缩机由于其结构简单、易损件少、检修周期长、容积效率高、排气温度低等特点，被广泛应用用于国民经济的各种场合。例如石油、天然气等工业产品的生产,食品的加工贮藏,以及公共场所的空气调节等。除此之外,双螺杆压缩机还被应用于为大科学装置提供低温的大型氦低温系统中。目前国内仅有两家公司研发并生产过双螺杆氦气压缩机,且与国外产品有一定的差距。本文在研究双螺杆空气压缩机的基础上,对双螺杆氦气压缩机做了以下方面的理论研究:
　　1建立了双螺杆压缩机工作过程的数学模型。在此基础上对比了空气、氦气的工作特性,解释了双螺杆氦气压缩机容积效率低、绝热效率低的原因。
　　2以广泛应用于双螺杆空气压缩机的碳钢和双螺杆氦气压缩机的球墨铸铁为材料,运用有限元方法,计算了转子在运行条件下的热变形和热应力,为双螺杆氦气压缩机的转子选材和转子装配间隙的确定提供了参考意见。
　　3运用计算流体力学方法,对运用于双螺杆氦气压缩机的离心式油气分离器进行了模拟。在此基础上得到了气相流场的速度分布特征和油滴运动的物理机制,并计算得到了油气分离器的分离效率,讨论了影响分离效率的因素。

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1 绪 论

1.1 研究背景及发展现状

1.2 本文的主要内容

2 双螺杆压缩机转子端面型线与几何特性解析

2.1 概述

2.2 转子端面型线方程：

2.3 基元容积随阳转子转角的变化规律

2.4 本章小结

3 双螺杆压缩机工作过程的数学模拟

3.1 双螺杆压缩机工作过程分析

3.2 双螺杆压缩机工作过程数学模型的建立

3.3 双螺杆空气压缩机工作过程的模拟

3.4 双螺杆氦气压缩机工作过程的模拟

4 双螺杆压缩机转子热态分析

4.1有限元方法及软件简介

4.2 转子热态分析概述

4.3 转子热态分析过程和结果

4.4 本章小结

5 离心式油气分离器的三维数值模拟

5.1概述

5.2气相理论模型及仿真结果

5.3 油滴相理论模型及仿真结果

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表的论文