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液体制冷剂注入的涡旋压缩机特性的研究与结构参数优化

作　者: 佘莉芳
导　师: 刘振全
学　校: 兰州理工大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 涡旋压缩机 液体制冷剂注入 粒子群算法 优化设计
分类号: TH45
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 223次
引　用: 3次
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内容摘要


涡旋压缩机是一种新型、高效的容积式压缩机，在相同的输气量的情况下有较小的整体结构尺寸，故而具有体积小、重量轻、结构紧凑的优点；高转速时动、静涡盘之间相对滑动速度也保持着较低值，从而可减少摩擦功率，振动小、噪声低；此外，结构简单、无易损件，转矩均匀、运转平稳，在诸多压缩机种类中，其独特的优点备受关注。因此对其工作特性进行深入剖析以及结构推陈出新显得尤其必要。涡旋压缩机的热力特性是其工作的基础，是影响结构构造的重要因素。文中建立了涡旋压缩机的热力学模型，包括传热模型、泄漏模型等并分析了数学模型的合理性与正确性。比较了单涡旋齿与双涡旋齿在结构特点和工作方式上的异同，以单涡旋齿为基础，得出了双涡旋齿的热力学模型，分析了泄漏线长度，给出了泄漏质量计算公式。阐述了一种新型结构的涡旋压缩机——液体制冷剂注入式涡旋压缩机的工作原理、结构特点，建立了热力模型，描述了液体制冷剂注入情况下能量、质量守恒方程、热量流动方程，通过实验描述了注入率与排气温度、压缩功率、质量流动率的关系，从而证实了注入液体制冷剂能有效降低排气温度、提高制冷循环的效率。运用一种源于鸟群和鱼群群体运动行为的、新的群体智能计算技术，即粒子群算法，对涡旋压缩机涡旋齿的结构特征参数进行优化。文中阐述了粒子群算法的基本思想，描绘了粒子运动原理图，给出粒子群算法流程图。并结合实例对节距、涡旋齿厚、涡旋圈数、涡旋齿高四个变量进行了优化。优化过程显示了使用粒子群算法能够高效、迅速地求得最优解，是一种快速收敛地、实用地、全局性的随机搜索算法。此外，本文的研究将促进该算法的深入研究和推广使用。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-9
第1章 绪论  9-18
  1.1 涡旋压缩机的发展历程  9
  1.2 发展现状  9-10
  1.3 应用前景  10
  1.4 涡旋压缩机的工作原理  10-11
  1.5 结构特点  11-12
  1.6 国内外研究现状及存在问题  12-16
    1.6.1 单涡旋齿型线修正  13
    1.6.2 组合型线  13-14
    1.6.3 双涡旋齿型线修正  14
    1.6.4 涡旋齿的结构参数优化  14
    1.6.5 压缩机工作过程的热力特性  14-15
    1.6.6 液体制冷剂注入技术的研究  15-16
    1.6.7 其它方面  16
  1.7 课题的来源及主要研究内容  16-18
第2章 涡旋压缩机的传热模型  18-25
  2.1 控制方程  18-19
  2.2 吸气过程传热模型  19-21
    2.2.1 泄漏物传热量  19
    2.2.2 通过吸气腔壁面的换热  19-20
    2.2.3 各压缩腔之间的换热  20-21
  2.3 排气过程传热模型  21
  2.4 背压腔的换热  21-23
    2.4.1 通过背压孔的换热量  21-22
    2.4.2 通过壁面的换热量  22-23
  2.5 压缩腔内油吸热量  23
  2.6 机壳内气体的吸热量  23-24
  2.7 泄漏模型  24
  2.8 本章小结  24-25
第3章 双涡旋压缩机传热特性分析  25-33
  3.1 工作腔的形成特点  25-26
  3.2 压缩过程热力学模型  26-28
  3.3 泄漏模型  28-30
    3.3.1 径向泄漏  28-30
    3.3.2 切向泄漏  30
  3.4 工作腔之间的传热  30-32
  3.5 本章小结  32-33
第4章 涡旋压缩机在液体制冷剂注入时的热力特性  33-45
  4.1 制冷剂注入的涡旋压缩机的热力学模型  33-36
  4.2 实验装置与实验方法  36-37
  4.3 实验结果分析  37-43
  4.4 本章小结  43-45
第5章 涡旋压缩机的结构参数优化  45-56
  5.1 涡旋压缩机的优化设计方法  45-47
    5.1.1 传统的设计方法与优化设计方法  45
    5.1.2 优化设计方面已做过的工作  45-46
    5.1.3 近代优化设计的发展方向  46-47
  5.2 优化数学模型的建立  47-49
    5.2.1 优化变量的选取  47
    5.2.2 目标函数的选取  47-48
    5.2.3 设计约束的确定  48-49
  5.3 优化的方法和程序框图  49-52
    5.3.1 粒子群算法的基本原理  49-51
    5.3.2 粒子群算法的优化步骤  51-52
    5.3.3 优化设计的程序框图  52
  5.4 计算实例及结论  52-54
    5.4.1 目标函数的确定  53-54
    5.4.2 计算结果分析  54
  5.5 本章小结  54-56
结论  56-58
参考文献  58-64
致谢  64-65
附录 攻读硕士学位期间所发表的学术论文  65

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 气体压缩与输送机械 > 压缩机、压气机
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