新型自由活塞膨胀机－直线发电机的性能分析

摘要

为深入研究单活塞自由活塞膨胀机－直线发电机(FPE－LG)的运动特性,提出一种可用于小型有机朗肯循环(ORC)余热回收系统的FPE－LG,搭建了单活塞FPE－LG试验台.在压缩空气试验平台上实现单活塞FPE－LG的连续稳定运行,并验证了单活塞FPE－LG工作原理的可行性.试验研究了进气压力、活塞行程、外接负载电阻、进气持续时间对单活塞FPE－LG运动特性的影响.结果表明:活塞位移和速度随时间的变化趋势均近似为正弦曲线,且在左/右止点(LDC/RDC)附近活塞速度最大,当活塞运动到LDC或RDC时获得峰值加速度;改变活塞行程可提高输出功率,但对活塞峰值速度和缸内峰值压力的影响较小;活塞峰值速度和活塞行程利用率(η)均随外接负载电阻的增加而增大,外接负载电阻从20Ω增加到80Ω时,活塞峰值速度和活塞行程利用率分别从0.56 m/s、58.26%增加到0.84m/s、78.42%;延长进气持续时间有利于获得更高的活塞速度、活塞行程利用率和峰值输出功率,进气持续时间从20ms变化到40ms,峰值输出功率从13.87W增加到37.40W.