2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、近年來(lái)以中低溫?zé)崮芨咝Ю脼槟繕?biāo)的相關(guān)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究,已經(jīng)逐漸成為國(guó)際能源研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。在低溫?zé)崮芑厥绽眉夹g(shù)領(lǐng)域內(nèi),有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)成為近年來(lái)發(fā)展最快的熱利用技術(shù),也是國(guó)內(nèi)外科技工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。
  本課題以蒸發(fā)溫度在100℃以下、系統(tǒng)凈輸出功在10kW以下的小型低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中工質(zhì)泵的實(shí)際運(yùn)行性能及其效率問(wèn)題為切入點(diǎn),建立了實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)小型低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中的工質(zhì)泵實(shí)際運(yùn)行性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上,以減

2、小有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)工質(zhì)泵的泵耗、提高朗肯循環(huán)系統(tǒng)的凈輸出功量和凈輸出電量為導(dǎo)向,提出了依靠重力增壓、驅(qū)動(dòng)的無(wú)泵小型低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng),并在不同工質(zhì)、不同運(yùn)行工況、不同構(gòu)建形式等條件下對(duì)該循環(huán)的循環(huán)性能進(jìn)行了研究。最后,提出了以重力增壓驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)為使用背景的小型反動(dòng)式渦輪機(jī),并對(duì)其進(jìn)行了初步設(shè)計(jì),分析了反動(dòng)式渦輪機(jī)在不同幾何設(shè)計(jì)參數(shù)和不同工質(zhì)條件下的運(yùn)行性能。
  為了明確工質(zhì)泵在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)行特性及其對(duì)系統(tǒng)整體性能的

3、影響,在理論分析的基礎(chǔ)上建立了實(shí)驗(yàn)裝置,針對(duì)目前中低溫有機(jī)朗肯循系統(tǒng)最常用的工質(zhì)R245fa及容積式工質(zhì)泵進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,使用R245fa為工質(zhì)的低溫有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)泵,其最高等熵效率可到達(dá)70%左右;但合并了電機(jī)效率的工質(zhì)泵機(jī)械效率低于30%;綜合了等熵效率、機(jī)械效率、電機(jī)效率的工質(zhì)泵總效率最高值不超過(guò)20%;低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中工質(zhì)泵側(cè)的實(shí)際效率遠(yuǎn)低于前期研究者在研究過(guò)程中所使用的取值。
  工質(zhì)泵性能連續(xù)性動(dòng)

4、態(tài)實(shí)驗(yàn)研究表明,工質(zhì)泵機(jī)械效率與被其泵送工質(zhì)的流量密切相關(guān),容積式有機(jī)工質(zhì)泵的機(jī)械效率最高值出現(xiàn)在其體積流量最大的區(qū)域;在體積流量相同的情況下,工質(zhì)泵進(jìn)出口壓差越大,工質(zhì)泵機(jī)械效率越高;工質(zhì)泵與驅(qū)動(dòng)電機(jī)是否匹配,也是影響其效率重要因素,專門針對(duì)小型有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)開發(fā)低轉(zhuǎn)速、大扭矩的電動(dòng)機(jī),將會(huì)明顯提高工質(zhì)泵系統(tǒng)的效率。小型低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)整體運(yùn)行性能分析表明:工質(zhì)泵等熵效率對(duì)系統(tǒng)朗肯循環(huán)效率具有重要影響:提高工質(zhì)泵的等熵效率,會(huì)使

5、系統(tǒng)朗肯循環(huán)效率獲得明顯提升;受工質(zhì)泵總效率制約,有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)存在容量調(diào)節(jié)下限,過(guò)低負(fù)荷運(yùn)行將導(dǎo)致系統(tǒng)的凈發(fā)電量為負(fù)值;在工質(zhì)流量相同的情況下,小型低溫有機(jī)朗肯系統(tǒng)的凈發(fā)電量隨工質(zhì)泵總效率的升高而增加,隨工質(zhì)泵總效率降低而減小。對(duì)于使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)工質(zhì)泵的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng),必須從循環(huán)系統(tǒng)凈發(fā)電量層面分析、評(píng)價(jià)其實(shí)際運(yùn)行性能,僅從系統(tǒng)凈輸出功層面分析將會(huì)導(dǎo)致對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能評(píng)價(jià)產(chǎn)生較大的偏差,甚至可能產(chǎn)生完全錯(cuò)誤的結(jié)論;選擇效

6、率較高的工質(zhì)泵或通過(guò)其他技術(shù)手段提高既有工質(zhì)泵的總效率,將會(huì)提高系統(tǒng)的循環(huán)凈發(fā)電量,改善有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。
  為了解決現(xiàn)有小型低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中工質(zhì)泵泵耗較大而導(dǎo)致的系統(tǒng)整體運(yùn)行性能低下的問(wèn)題,提出了重力驅(qū)動(dòng)低溫有機(jī)朗肯循環(huán)。選取R113,R123,R134a,R152a,R227ea,R236fa,R245fa,RE347mcc(HFE-7000)八種有機(jī)工質(zhì)作為研究對(duì)象,對(duì)其在小型重力驅(qū)動(dòng)低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中

7、的循環(huán)性能進(jìn)行了分析研究。相比傳統(tǒng)由泵增壓的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng),重力驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)在相同工況下的系統(tǒng)輸出凈功值更大,因此其朗肯循環(huán)效率更高。重力驅(qū)動(dòng)所需增壓高度隨蒸發(fā)溫度升高而增加,隨冷凝溫度升高而減小,但蒸發(fā)溫度的變化是決定增壓高度變化的主因素。系統(tǒng)凈輸出功在10kW以下的小型重力驅(qū)動(dòng)朗肯循環(huán)系統(tǒng),運(yùn)行過(guò)程中管道內(nèi)的整體阻力較小,主要的壓力損失產(chǎn)生在上行蒸汽管道內(nèi),隨著系統(tǒng)容量的增加,蒸汽管道的壓力損失將快速增加。干工質(zhì)更適用于重

8、力驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán),R113、R123、R245fa、RE347mcc四種干工質(zhì)的重力增壓高度和循環(huán)效率綜合性能較好。其中R113所需重力驅(qū)動(dòng)高度最低,在冷凝溫度35℃、蒸發(fā)溫度100℃時(shí)所需重力增壓高度僅為24.6 m,朗肯循環(huán)效率在10%以上。與傳統(tǒng)工質(zhì)泵驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)不同,在重力驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中加入回?zé)崞?,系統(tǒng)的循環(huán)效率提高幅度不大。
  在重力增壓有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中,非共沸混合等熵工質(zhì)的性能與純等熵工質(zhì)存在明顯

9、差別,在設(shè)定工況下,其循環(huán)效率并非最高,但具有相對(duì)較小的膨脹壓比;對(duì)應(yīng)相同的效率和膨脹壓比,存在多組不同的質(zhì)量配比;通過(guò)改變非共沸混合工質(zhì)的組份配比,可使混合工質(zhì)滿足不同空間高度要求;相同效率要求情況下,混合工質(zhì)完全可取代其他純工質(zhì),成為重力增壓驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)選工質(zhì)。
  以小型重力驅(qū)動(dòng)低溫有機(jī)朗肯系統(tǒng)為應(yīng)用背景,從動(dòng)力學(xué)角度切入,推導(dǎo)出了理想條件下反動(dòng)式渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩和功率方程;獲得了以“長(zhǎng)徑比”為變量的反動(dòng)式渦輪

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