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制冷用直线压缩机的动力分析与气阀研究

作　者: 王良泽
导　师: 刘向农
学　校: 合肥工业大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 直线压缩机结构设计动力分析 MATLAB/Simulink 气阀
分类号: TB652
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 43次
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内容摘要

高效节能是现代压缩机的发展趋势,本文的主要研究对象是直线压缩机,这种压缩机是近年发展起来的一种新型的高效压缩机,它与传统旋转电机驱动的往复式压缩机相比,具有结构简单、磨损少、成本低、噪声小、可实现高效率等优点。直线压缩机是利用电磁力与机械弹簧谐同振动原理,通过直线推动活塞往复运动达到提高气体压力的压缩机型式。目前,直线压缩机多应用于低温制冷机与冰箱制冷等小型制冷领域,本文基于拓展直线压缩机应用领域的思路,研究制冷量相对较大直线压缩机的关键技术。总结分析了制冷用直线压缩机的结构类型与工作原理,提出一种以R134a为工质冷量为2kW的直线压缩机设计方案,对其热力系统与电磁系统进行设计分析,并提出了制冷用直线压缩机结构中活塞组件、容量调节机构和气阀等设计选型的解决方法。根据直线压缩机的结构设计与谐振原理,建立了直线压缩机的动力系统数学模型。重点对模型中主要非直线因素气体力进行分析,提出以活塞运动方向为判据区分压缩机的工作过程,利用非线性饱和特性简化压缩机工作循环中气体力的变化。通过MATLAB/Simulink平台建模仿真,结果说明以上方案是可行的,并得出了背压变化对压缩机效率影响的结论。介绍了直线压缩机关键部件气阀的研究状况,对气阀的常用类型进行了对比分析,针对直线压缩机特点提出了气阀选型与布置的解决方案,并对进气阀与排气阀的重要结构参数进行设计与校核。根据气阀的工作过程与原理,对压缩机气阀和阀片的运动规律进行了分析与研究。最后对已完成的工作进行了总结,提出了在理论与实验研究需要进一步深入开展的工作。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-13
第一章绪论  13-20
  1.1. 课题背景与意义  13
  1.2. 直线压缩机的研究现状  13-19
    1.2.1. 国外直线压缩机的发展状况  13-17
    1.2.2. 国内直线压缩机的发展状况  17-19
  1.3. 本文的主要内容  19-20
第二章直线压缩机的热力、电磁分析与结构  20-32
  2.1. 引言  20
  2.2. 直线压缩机的类型与工作原理  20-23
    2.2.1. 动圈式直线压缩机  20-21
    2.2.2. 动铁式直线压缩机  21
    2.2.3. 动磁铁式直线压缩机  21-22
    2.2.4. 直线压缩机的优势  22-23
  2.3. 直线压缩机的热力分析  23-24
    2.3.1. 压缩机的运行工况  23
    2.3.2. 压缩机的热力性能  23-24
  2.4. 直线压缩机的电磁系统  24-27
    2.4.1. 回路的电量关系  25
    2.4.2. 电磁关系  25-26
    2.4.3. 能量关系  26-27
    2.4.4. 稳态解  27
  2.5. 直线压缩机的结构参数确定  27-30
    2.5.1. 气缸直径与活塞行程  28
    2.5.2. 活塞布置  28-29
    2.5.3. 容量调节机构  29-30
    2.5.4. 制冷用直线压缩机参数确定  30
  2.6. 本章小结  30-32
第三章直线压缩机的动力分析与模拟  32-42
  3.1. 引言  32
  3.2. 直线压缩机动力分析  32-37
    3.2.1. 直线压缩机的动力学分析模型  32-34
    3.2.2. 工作过程的压力分析  34-35
    3.2.3. 相关参数的确定  35-37
  3.3. 直线压缩机动力系统建模与仿真  37-41
    3.3.1. 直线压缩机动力分析建模  37-38
    3.3.2. 仿真结果与分析  38-41
  3.4. 本章小结  41-42
第四章直线压缩机气阀的研究与运动分析  42-59
  4.1. 引言  42
  4.2. 气阀的研究现状  42-43
  4.3. 气阀的结构类型与对比  43-44
  4.4. 直线压缩机的气阀系统与要求  44-45
    4.4.1. 直线压缩机的气阀选型  44-45
    4.4.2. 气阀的要求  45
  4.5. 进气阀的结构分析  45-49
    4.5.1. 阀片的升程  46-47
    4.5.2. 阀片的校核  47-48
    4.5.3. 阀片的厚度  48-49
  4.6. 排气阀的结构分析  49-52
    4.6.1. 阀片的升程  50-51
    4.6.2. 阀隙马赫数  51
    4.6.3. 弹簧的选取与弹簧力  51-52
  4.7. 气阀的工作原理  52-53
  4.8. 气阀的运动分析  53-58
    4.8.1. 进气阀的运动方程  53
    4.8.2. 排气阀的运动方程  53-54
    4.8.3. 气阀的运动模型  54-56
    4.8.4. 阀片的运动  56-57
    4.8.5. 关于气阀运动的讨论  57-58
  4.9. 本章小结  58-59
第五章总结与展望  59-61
  5.1. 总结  59
  5.2. 展望  59-61
参考文献  61-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66

制冷用直线压缩机的动力分析与气阀研究

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