新型節(jié)能氣體增壓器的研究

【摘要】： 氣動技術(shù)的應(yīng)用遍及工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域,但氣動系統(tǒng)的效率比較低,這是制約其發(fā)展的一個重要因素。氣驅(qū)氣體增壓器是一種基于帕斯卡原理的往復(fù)式增壓裝置,它以低壓壓縮空氣為驅(qū)動力,經(jīng)轉(zhuǎn)換后在增壓端得到數(shù)倍乃至數(shù)十倍的輸出壓力。使用氣體增壓器可實現(xiàn)不增加氣源壓力便使系統(tǒng)局部獲得較高的工作壓力,另外因它無需電力,無油潤滑,體積小重量輕,便攜,在航空航海等多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。然而現(xiàn)有氣體增壓器在壓縮行程和吸氣行程都提供驅(qū)動氣體,且所供氣壓相同;在整個增壓過程中驅(qū)動氣壓固定在一個較高壓力值,并在做完功后將驅(qū)動腔內(nèi)壓力仍較高的驅(qū)動氣體全部排到大氣中。這樣導(dǎo)致增壓器耗氣量過大,極大地浪費(fèi)了能源,而且增加了經(jīng)濟(jì)成本。 針對這些節(jié)能方面的不足,本文首先介紹了氣驅(qū)氣體增壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),通過靜態(tài)計算分析了其工作性能;在此基礎(chǔ)上,總結(jié)出了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)氣驅(qū)氣體增壓器在節(jié)能方面的幾點(diǎn)不足。針對以上幾點(diǎn)不足,借鑒氣動系統(tǒng)節(jié)能方法,并結(jié)合氣驅(qū)氣體增壓器的工作特點(diǎn),提出了五種可以減少驅(qū)動氣體消耗量的節(jié)能方案,并分別對每種節(jié)能方案的可行性和節(jié)能效果進(jìn)行了評估和理論分析。而后根據(jù)預(yù)計節(jié)能效果及實現(xiàn)的難易程度,有選擇性地對其中兩種方案進(jìn)行了樣機(jī)設(shè)計和實驗研究;與原有增壓器在相同試驗條件下進(jìn)行試驗對比,驗證了其可行性和節(jié)能效果。實驗表明,本文提出的單行程供氣節(jié)能方案省氣率最高可達(dá)31%,變壓驅(qū)動節(jié)能方案省氣率最高可達(dá)10%。另外,針對單行程供氣節(jié)能方案出現(xiàn)的增壓端溫度升高的問題,提出了解決方案,實驗證明了此解決方案可有效地抑制增壓端溫度的升高趨勢。 【關(guān)鍵詞】：氣驅(qū)氣體增壓器 節(jié)能 靜特性 耗氣量 單行程供氣
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH138.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 氣體增壓技術(shù)11-14
• 1.2.1 氣體增壓原理11-12
• 1.2.2 氣驅(qū)氣體增壓器12-14
• 1.3 氣缸節(jié)能研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3.1 排氣能量轉(zhuǎn)換節(jié)能的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 節(jié)能回路設(shè)計的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.3 氣罐回收節(jié)能的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 本課題研究內(nèi)容20-22
• 第2章 現(xiàn)有氣體增壓器節(jié)能性分析22-37
• 2.1 氣體增壓器工作原理與結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2 氣體增壓器靜態(tài)性能分析23-32
• 2.2.1 進(jìn)排氣壓力24-26
• 2.2.2 排氣量26-28
• 2.2.3 耗氣量28
• 2.2.4 停機(jī)壓力28-29
• 2.2.5 容積效率29-32
• 2.3 現(xiàn)有氣體增壓器節(jié)能性分析32-36
• 2.3.1 驅(qū)動氣體壓力方面32-33
• 2.3.2 驅(qū)動氣體供應(yīng)方式方面33-34
• 2.3.3 驅(qū)動氣體排氣方面34
• 2.3.4 余隙容積的影響34-36
• 2.3.5 現(xiàn)有氣體增壓器節(jié)能上的不足36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第3章 氣體增壓器節(jié)能方法研究37-47
• 3.1 供氣節(jié)能方案37-43
• 3.1.1 方案一:變壓驅(qū)動節(jié)能37-39
• 3.1.2 方案二:差壓驅(qū)動節(jié)能39-42
• 3.1.3 方案三:單行程供氣節(jié)能42-43
• 3.2 排氣回收節(jié)能方案:彈性氣囊節(jié)能43-44
• 3.3 綜合節(jié)能方案:雙驅(qū)動活塞節(jié)能44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 新型節(jié)能氣體增壓器的實驗研究47-71
• 4.1 新型閥芯設(shè)計47-48
• 4.2 實驗系統(tǒng)設(shè)計48-52
• 4.2.1 單行程供氣節(jié)能實驗系統(tǒng)48-50
• 4.2.2 變壓驅(qū)動節(jié)能實驗回路50-52
• 4.3 實驗及結(jié)果分析52-70
• 4.3.1 變壓驅(qū)動節(jié)能方案注氣實驗52-54
• 4.3.2 單行程供氣節(jié)能實驗研究54-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論與展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 附錄 變壓驅(qū)動節(jié)能方案Matlab/Simulink控制程序76-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文77-78
• 致謝78

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