中低溫雙螺桿膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計與動力性能研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境保護(hù)、能源消耗等問題的矛盾逐漸尖銳，雙螺桿膨脹機(jī)作為一種新型的余熱回收裝置得到了廣泛的關(guān)注。然而目前國內(nèi)現(xiàn)有的螺桿膨脹機(jī)多為螺桿壓縮機(jī)改造而成，之后匹配系統(tǒng)投入運(yùn)行，但改造后的膨脹機(jī)不能完全適應(yīng)工作介質(zhì)的熱力性能，使得膨脹機(jī)在高溫高壓工況下的可靠性有所降低，并影響著系統(tǒng)的工作效率。除了設(shè)備改造過程中存在的不足，鑒于膨脹機(jī)工作過程較為復(fù)雜以及采用實(shí)驗研究受到多方面條件的限制，目前有關(guān)膨脹機(jī)的研究多集中在系統(tǒng)性能上，對膨脹

2、機(jī)自身結(jié)構(gòu)的特性還需進(jìn)一步的探索。
　　鑒此，本文基于仿真模型技術(shù)、流體力學(xué)理論和數(shù)值模擬方法，針對中低溫范圍內(nèi)有機(jī)朗肯循環(huán)動力驅(qū)動雙螺桿膨脹機(jī)的基礎(chǔ)應(yīng)用問題進(jìn)行了以下主要研究。
　　螺桿轉(zhuǎn)子型線是雙螺桿膨脹機(jī)的核心技術(shù)，本文通過分析轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計要素以及建立轉(zhuǎn)子型線數(shù)學(xué)模型，計算出型線組成齒曲線方程，并運(yùn)用MATLAB軟件編制嚙合型線程序，在此基礎(chǔ)上分析了轉(zhuǎn)子型線幾何參數(shù)對面積利用系數(shù)的影響，可大大提高型線的設(shè)計效率。根據(jù)

3、流體運(yùn)動軌跡設(shè)計出吸、排氣孔口的位置和形狀，進(jìn)而確定雙螺桿膨脹機(jī)主要零部件的結(jié)構(gòu)及外形參數(shù)，利用Siemens NX強(qiáng)大的三維造型功能建立膨脹機(jī)的三維仿真模型，并進(jìn)行裝配分析，以驗證設(shè)計模型的可行性。
　　雙螺桿膨脹機(jī)工作介質(zhì)在空間三維內(nèi)部流場內(nèi)做螺旋運(yùn)動，采用數(shù)學(xué)解析及實(shí)驗探究方法描述其運(yùn)動規(guī)律比較復(fù)雜，本文基于計算流體動力學(xué)理論，通過建立膨脹機(jī)工作通道有限元模型，利用專業(yè)CFD仿真軟件CFX對膨脹機(jī)內(nèi)部流場進(jìn)行仿真分析，得到運(yùn)

4、動流體的壓力場、速度場分布規(guī)律以及膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)壓力分布情況，揭示了流體在雙螺桿膨脹機(jī)內(nèi)部運(yùn)動的主要特征;在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析場變量和排氣孔口結(jié)構(gòu)對流場運(yùn)動的影響，明確了雙螺桿膨脹機(jī)工作中的動力學(xué)作用機(jī)制。
　　雙螺桿膨脹機(jī)的動力性能是評判膨脹機(jī)工作性能的重要指標(biāo)之一，螺桿轉(zhuǎn)子作為膨脹機(jī)動力傳輸?shù)暮诵牟考瑢ε蛎洐C(jī)動力性能的影響不容忽視。本文從膨脹機(jī)振動噪聲角度出發(fā)，針對轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)過程中基元容積壓力周期性變化的特點(diǎn)，基于有限元思想