高压直联便携式压缩机瞬态功率计算及优化开题报告

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1、开题报告高压直联便携式压缩机瞬态功率计算及优化一．选题的背景、意义1．压缩机的历史前景压缩机是制冷系统的心脏，制冷系统通过压缩机输入电能，从而将热量从低温环境排放到高温环境。制冷压缩机的能效比决定整个制冷系统的效率，要提高能效比，降低能效比功率，必须对压缩机进行参数优化。[1]压缩机是一种“在我们周围无处不在”而我们又对其知之甚少的机械设备，在我们的家庭、工作场所以及我们所使用的各种形式的运输工具其中都可以发现它的存在[2]。它广泛应用于石油、化工、医药、食品、建筑、矿山、道路、机械、运输等行业中，起着重要的甚至是关键性的作用。因此压缩机和泵、风机以及电动机一起，

2、被认为是衡量一个国家机械工业发展状况和水平的标志之一[3]。压缩机应用范围很广，有时也称为通用机械。自20世纪70年代石油化工大发展之后，形成了与之配套的专用压缩机，如大化肥专用也所及、乙烯工业用“三机”等。化工专用压缩机还包括传统的化工用压缩机[4]，这些压缩机通常对材料、密封、故意，特别是真实气体的适应性有特殊的要求[5]。活塞式压缩机广泛使用在空调和制冷工业中。虽然活塞式压缩机的高维护费用限制了它们在空调工业中的应用,但是由于在恶劣工况下它们的高度可靠性以及良好的性能,它们仍然主宰着制冷市场。在家用冰箱中近乎99%的全部冰箱最广泛使用的是活塞式压缩机。在商业

3、和工业方面,主要用途在与食品有关的制冷、分配式冷库链和工艺冷却。[6]2．国内外研究现状及发展趋势活塞式制冷压缩机是问世最早、至今还被广泛应用的一种机型。随着科学技术的发展，制冷机械行业将发生深刻的变革[7]。制冷压缩机作为制冷设备的核心部分，它的设计精度和使用寿命对制冷设备的整体效能起着决定性的作用，而活塞式制冷压缩机作为制冷压缩机的先驱，在这场变革中必将担负中流砥柱的作用[8]。节能减排、绿色环保是国家装备制造业“十二五”重点发展的目标。在通用机械领域，压缩机占据了重要的位置，并且工业制造耗能的60%6-70%都被压缩机行业所占。因此，压缩机行业节能减排成了现

4、今国内企业面临的挑战，也是一种机遇。3．选题意义21世纪是绿色的时代，节能、低噪、环保是制冷行业发展的主题。所以立足于现有设备，以节能、低噪、环保这些要求来对制冷压缩机进行研发。我国在高压直联压缩机领域的研究还是很少的，而高压直联机有着轻便、灵巧、压力大等十分突出的功能，相信在“十二五”期间其运用会得到极大的舞台，比如气镐、气枪等装潢领域。目前国内部分直联压缩机存在由于功率产生的能耗过大的问题[10]。而这个问题出现的原因是压缩机的利用效率低，生产效率低下，能源消耗过多，不符合我们节能减排的政策[11]，所以现在急需对压缩机的功率进行优化。本次论文我们主要解决的就

5、是压缩机的瞬态功率模型的建立及仿真，从瞬态的角度分析压缩机压缩机的指示功率，和可以降低功率的方法，从而对压缩机的功率进行优化。为了提高压缩机的效率，本文建立的直联压缩机的瞬态数学方程，建立数学模型，在Matlab/simulink平台上建立了压缩机的模型。二．相关研究的最新成果及动态评价压缩机性能好坏的主要指标就是效率，国内外学者围绕着效率优化进行了很多的设计研究。LafranceLJ在总结前人的工作基础上，以效率为目标函数，建立了滑片式压缩机的最优设计[12]。英国斯特列斯大学发表的最优设计论文，分别以气阀的效率和压缩机的热效率作为目标函数，用的数学模型不包括气

6、流的热力学因数，因此是较为简单的模型[13]。再此基础上，MaclarenJF设计优化时不仅热力学因数且考虑到了投资，以获得最优设计[13-16]。田方在研究滑片压缩机性能的基础上，建立了压缩机性能的参数优化模型，将遗传算法引入压缩机的优化设计中，在降低压缩机摩擦功率和润滑所需的喷油量确定方面做了优化探索[16]。三．课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标1.建立热力学瞬态数学模型，在此基础上Matlab/simulink平台上建立了压缩机的模型首先要分析高压直联机的工作过程及各个过程的状态函数。6在正常情况下，高压直联机工作一段时

7、间后，汽缸和活塞的温度一般总是高于进气的温度而低于排气的温度，所以在进气过程中气体被汽缸和活塞加热，温度有所升高。在排气过程中，气体温度比壁温高，故气体放热而降温。在压缩与膨胀过程中热交换情况比较复杂，气体有时向汽缸放热，有时向汽缸吸热。吸热与放热的不同会影响多变指数m的大小[17]。此外，高压直联机是二级压缩，在气体吸气、膨胀、膨胀、排气的不同过程中，低压缸排气阀、高压缸吸气阀和排气阀都处于导通或关闭状态。阀的导通或关闭状态影响过渡容积、高压缸和储罐是否直接导通。过渡容积、高压缸和储罐导通状态影响多变过程方程中的多变指数m的大小。阀的工作过程可以分为三个阶段：（

8、1）刚启动