微型燃机然气增压系统的研究

论文摘要

涡旋压缩机由于具有效率高、振动小、噪声低、运行平稳和可靠性高等特点已经被广泛地应用于动力、制冷与空调以及新能源领域。本论文将涡旋压缩机应用于燃机然气增压系统中，采用增压系统仿真和热经济分析相结合的方法来研究增压系统。在确定了燃机然气增压系统及系统中各个部件一涡旋压缩机、风冷却器、管道、油气分离器的具体结构的基础上建立了增压系统仿真的计算机数学模型，同时对外驱动式涡旋压缩机的部件仿真模型作了全面探讨，着重分析了涡旋盘与流动天然气间的换热关系，得到了理论计算公式；此外，分别对换热器、管道采用分布参数法建立了数学模型。根据各部件间的耦合关系，在部件模型的基础上建立了系统仿真用的数学模型，对仿真的算法作了进一步分析，绘制了程序编制的框图。进行燃机然气增压系统的研究达到了揭示系统和设备运行过程中的内在规律，在此基础上对系统的运行质量和运行效果进行评估，对系统和设备进行改进等目的。通过在兰州理工大学涡旋压缩机实验台的研究，得到了系统中的各个部件的参数变化关系，在此基础上进一步修正仿真数学模型，提高了模型仿真的精度，为增压系统得进一步优化打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 涡旋压缩机的发展概述
• 1.2 涡旋压缩机的工作原理
• 1.3 涡旋压缩机研究现状
• 1.4 课题的目的、意义
• 1.4.1 课题的目的
• 1.4.2 课题的意义
• 1.5 论文完成的主要工作
• 第2章 涡旋压缩机的模型
• 2.1 概述
• 2.1.1 涡旋压缩机引言
• 2.1.2 涡旋压缩机性能的影响因素分析
• 2.2 涡旋压缩机部件仿真动态数学模型
• 2.2.1 各个环节的能量方程
• 2.2.2 质流率的确定
• 2.2.3 容积变化率的确定
• 2.2.4 泄漏线长度模型
• 2.2.5 泄漏模型
• 2.2.6 各热流率的确定
• 2.3 计算方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 换热器模型
• 3.1 风冷翅片管换热器的模型
• 3.1.1 风冷翅片管换热器
• 3.1.2 控制体的选取
• 3.1.3 控制方程的建立
• 3.1.4 有关参数的计算
• 3.1.5 压降的计算
• 3.1.6 空气侧的换热系数、压力降及翅片效率计算
• 3.1.7 电机功率计算
• 3.2 换热器的优化方法
• 3.2.1 优化目标、优化变量、约束条件的选取
• 3.2.2 复合形法的基本思路和步骤
• 3.2.3 初始复合形的构成
• 3.2.4 复合形法的计算流程
• 3.2.5 优化结果
• 第4章 管道、油气分离器模型
• 4.1 管道模型的建立
• 4.1.1 热平衡方程
• 4.1.2 压力平衡方程
• 4.1.3 参数计算
• 4.1.4 管道计算程序流程
• 4.2 油气分离器模型
• 第5章 气体物性模型
• 5.1 天然气物性计算
• 5.1.1 气体分子量、标准密度及临界参数计算
• 5.1.2 气体相对密度计算
• 5.1.3 气体压缩因子的计算
• 5.1.4 天然气密度计算
• 5.1.5 气体焓计算
• 5.1.6 气体熵计算
• 5.1.7 气体定容比热计算
• 5.1.8 气体定压比热计算
• 5.1.9 气体比热比
• 5.1.10 气体运动黏度计算
• 5.1.11 油气混合物的热力学性质
• 5.2 空气物性计算
• 第6章 系统仿真
• 6.1 引言
• 6.1.1 系统仿真过程概述
• 6.1.2 增压系统仿真的必要性
• 6.1.3 系统仿真的意义
• 6.2 增压系统分析
• 6.2.1 系统性能的影响因素
• 6.2.2 系统参数耦合性分析
• 6.3 系统仿真模型的建立
• 6.3.1 引言
• 6.3.2 模型仿真计算过程分析
• 6.3.3 压缩机模型建立和计算
• 6.3.4 换热器模型及计算
• 6.3.5 管道系统仿真模型及计算
• 6.4 系统仿真计算流程图
• 6.5 本章小结
• 第7章 模型求解
• 7.1 模拟计算结果
• 7.2 换热器结构参数对性能的影响
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录（攻读学位期间所发表的论文及研究成果目录）