【摘 要】
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随着全球温室效应的愈发严重,人类环保意识的不断提高,传统的氟化制冷剂已经不再符合人类可持续发展的要求,绿色发展已经成为了未来转型的重中之重。CO2作为传统制冷工质的替代品重新受到了行业的重视。但由于CO2工作压强大、体积流量小、对压缩机/膨胀机气密性、流量损失的要求更高,目前的压缩机/膨胀机难以满足要求。为了提高压缩机的性能,降低压缩机的制造成本,本文提出了一种摆动式半球压缩机/膨胀机结构,开展数
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随着全球温室效应的愈发严重,人类环保意识的不断提高,传统的氟化制冷剂已经不再符合人类可持续发展的要求,绿色发展已经成为了未来转型的重中之重。CO2作为传统制冷工质的替代品重新受到了行业的重视。但由于CO2工作压强大、体积流量小、对压缩机/膨胀机气密性、流量损失的要求更高,目前的压缩机/膨胀机难以满足要求。为了提高压缩机的性能,降低压缩机的制造成本,本文提出了一种摆动式半球压缩机/膨胀机结构,开展数值计算与实验验证研究,为CO2压缩机的研究和开发提供了技术参考。本文针对传统压缩机/膨胀机所采用的线密封结构所存在的缺陷,创新性的提出了一种基于面密封的压缩机/膨胀机结构。该结构由半球形气缸、活塞和底座三个部分构成。气缸和活塞以及活塞与底座之间采用球面接触的形式进行密封和转动,通过楔形球冠的摆动实现气体的压缩或压缩气体的膨胀,实现压缩机/膨胀机的功能。由于采用了球面密封,可以提高压缩机/膨胀机的密封效果,以满足CO2工质在较高压力下工作时的密封性要求。通过Aspen Plus软件对6种超临界循环模型进行数值模拟,以正交实验法则为基础,对常用的6种CO2跨临界循环的效率进行了对比和分析,探讨了双级CO2跨临界循环的高压压缩机和低压压缩机的合理分配压强,确定了双级压缩循环的各节点工况运行参数。建立了膨胀机/压缩机的动力学模型,通过ANSYS软件对本文结构完成静力学强度校核以及动力学分析泄漏间隙厚度、压差对结构气密性能的影响的研究。根据以上的理论分析,完成了摆动式半球压缩机/膨胀机的结构参数设计、研制、实验平台构建和气密性实验研究。初步实验研究表明:在5 MPa的压强下,半球式压缩机/膨胀机的气密性能良好。
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