《充气式蓄能器效率的理论和试验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《充气式蓄能器效率的理论和试验（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、、.-.- -.-.-.-. -.-.-.-.-一,-.-一母-. -.-.-.-.-一一呀一-一一口- .-一,一子一七一一毋一七一,一一一七一七丫.:.。.。 一.充气式蓄能器效率 的理论和 试验丫- I -.。母.-二声、一、一丫、一、一、一、一、一、一、一厂-.一姚魏明黄谊一尸。- . -.-.-.一、一、一、一丫一二-.一入一、前言充气式 蓄能器是 重要的节能元件,已的节能作用愈来愈受到人 们的重视。各种以充气式蓄能器为主要元件的节能装置不断出现。这类装 置节能效 果的好坏往 往取决于充 气式蓄能器效率的高低。充气式蓄能器在工作过程 中有一定的能量损 失,如果这种能量损失达到一定程度
2、,则节能装置就形 同虚设。充油一一保压一一放油一一 回复是充气式蓄能器的典型工作过 程。如果取充气式蓄能器气腔为一个热力系统,其中的气体为理想 气体,充油和放油过 程为可逆过程,那么,该热力系统对应 上述工作过程 的p一v图和T一S图如图1所示。耐p 一刀!纷月. . . . . . , . . ,11je elll,1b)T一S图图1庄充油过程(过程1一2中),系统吸收并贮存外界能 量。该过程中,系统不仅压力增大,依民温度也同时升高。保压过程(过程2一3)是 等容过程。该过程中,由于气体的温度 高于外界温度,系统向外界传递 能量,系统压 力随之降低。过程3一4是放油过程,系统向外界释放贮存的
3、能量,直到压力和渴度降到最低点一一t t 4”点。从t t 4”点起,系统吸收外界的热量,温 度和压力逐 渐上升,直到达到“1”点。但 是,在 整个工作过程中,系统 向外界的传热 量远远大于吸 热量,系统向外界释放的能量小 于吸收的能量。二、充气式,能器工作 过程 中的能且损失分析这 里所说的“能量损失”,既包括能量在数量上 的损失,即能量(热量)从充气式蓄能器气腔内向外界散失,也包括能量 在品质方 面的下降一一质损失,即在气 腔内部发生的高品质的能量(如:功)降低为等量的低 品质的能量(如:热能)。充气式蓄能器的工作过程是一 种 能量损失过程。各种不 可逆 因素乃 是导致能量损 失的原 因。
4、如果把 气腔 看成为一个系统,则 主要存 在着两种形 式 的不可逆 因素:一 是热的不 可逆 因素,在充气式蓄能器工作过 程,尤其是在保压过程中,由于系统 的 温度(T)高于外界温度(T。),就不可避免地 发生 热量从系统内部向外界的传递。热 量 耗散是 一种形式 的能量损失。这部分能 量以热 量 的形式损失于系 统外部的现 象称为能 量在“量”方 面的损失;另一 个不可逆 因素是 耗散 性阻力,如 气体分子间粘性耗散和 其与 固体表面的摩擦等。耗 散性阻力造成充气式蓄能 器在充油过程中气体的温度迅速上升,部分拥转 化为少寂,有用功 转化为等量的热 能,发生了能量在“质”方面的降 低。虽然夕这
5、些热量(Q)有可能部分地再转 化为功,但 是,其转化 的最大值 不 会超过 Ql一介)。所以,在 任何情况下,把 功 变成等量的热量,就 意味着 能一,T。、,、,!_。,_一量有Q(一丫一)部分的损失。这种 发生在系统 内。、洲l勺部汗高结爪 能量转化为等量低品质能量的现象称为能量在“质”方 面的损 失。两种不 同形式的不可 逆因素导致了两种不同形式的能量损 失。其中,能量的量损失是质损失的表现形式,而 能量的质损失 则是量损失的 根源。没有系 统内部的量损失,气体 温度就不会升 高,从而 也就不存在传热引起的能量的量损 失;而爪艺 内部能量的质损失,正是以能量的量 损失农现 出来。基于以上
6、的分析,如果要 提高充气式蓄能器的蓄能效 率,对应的 最佳压缩 过程为绝 热条件下 的等温过程,即系统 对外界来说,是绝热的,而对系统 内 部而言,则是等 温过 程;最佳保压 过 程是等温过程;最佳放油过 程是 低热 阻条件下的绝热 过程。三、数学模 型 的建立由能量方 程、容积方 程、传热 方程、内能方 程和亡(休状 态方程,并考虑 到 气体的可压 缩性比液压 油 的可J 玉缩 性 大得 多,可以得 到图2系 统 的数学模型。保压 过 程:dTT一飞dtTRTv一b典V.(1)充油 过程和放油过程:一卫mF一一dvdtdQdt=上犷F(P:一P一R:Q么l一L一R:Qd l、dtRTQT一(
7、v一b)RTv一bv名(2)具中,F是 符号系数,充油过程取“十”号;放油过 程取“一”。传热 时 间系数T是一个与传热系数和传热面 积有关的系数。在实际应用中,有多种测量T的方 法。传热 时间系数T的物理意 义就是 在保压 过 程中,系统压 力下降到等于 总压 力降( P )的36.7 8% 时所对应 的时间间隔。它反映了在保压 过程中前后阶段,能量 的量损失的分配比例。翔脚沙加脚鞠图3影响充 气式 蓄能器能量损 失大小的主要参数有工作压力(p)、保压时间(t)、气腔l少弓物 质的比热(C)和质量(m)以及它 的传1毛乓系数(11)。由式(i)和式(2)的仿真曲线可知,当气腔 内物质等效比热
8、从78 2.8J /(kgI又)增 加至J)o.zJ (kgK)后,压力损失减少40%左右,充 油过程的温升和保压过程 的温降大为减少,它们都逼 近最佳过程(图3)。这与实验结果是墓本吻合的。四、实验研究改变参数:比热、质量和传热系数的大小意味着气腔内物质种类和数量的变化。气腔 内的高比热的低热 阻或者高热阻物质能使系统 的工作 过程接近于最佳过 程,而达到该目的的简便、低廉和有效的方法就是在气腔内加入相应的材料。为此,选择了多种高比热的保温或 导温材料作为充 气式蓄能器气腔的填入物,其中两种见 表l所示。;式验是在6.3升的皮囊式 蓄能器上进行 的。加 而下降(图7)。系统外界温度T。与气休
9、初始 压力p。对p.也有影响,它们之间成反比。由正交试验法 的方差分析可 知,各个参数影响pt值程度大小的顺序为:主一一,次p*m,t、p。和T。么P、“:(M Pa)未改进(6吃)(1209)八曰匕J 八曰尸口八曰匕n U匕4 . 4 . 5 .3 .灰2 .,1 . 1 .0 .材料 编号表1比重(kg/m3比热(J/kg一K导热系数(W/m.)8 5 210。2 72117(MPa)2*!32.1 5!1 75 5.l0。0407图5匕. . 笼1 . . . 1 . . r . 几. .1-11M山压力损失p。(图4)可以用来衡量充气式蓄能器能量的量损失的大小,而综合反映能量质损失和量
10、损失 的指标是作功率”E。全_作Jl一JJ、单If六人 11,a)叫一,一 _加川卜门洲W.,【 Wt刀E=一又玉 7一二1一飞石一洲c料a)面 积12 3 4 1a)面 积12 561一一二二二二二一一一一_一-一-图一图JO_-去一_ 一_一一刁一_ O沙 01公(纽月-一一,一 闷. .自.卜礴18一,、 1,、之冬,乙心图6(s)图4压力损失随着工作 压力和保压 时间的增加而 增加(图5、图6),随着填入物质量的 增由图了可知,保 温材料对减少p:的效 果要比导温材料好,当加入12 0克2份材料后,大大减少了p。值(表2)。在诸多参数中,对,E影响程度最大的 是质量(m)。月E随着m的
11、增 加而增加,而与工作压力和保压时 间成反比。表3给出加 入1 20克2.材料保压1 0分钟后的月E值。a于MO乃一一.P!、|11!|z入、万/ |听肥既司洲洲(1809、(509、二 1()人 11;、表2p。 。下降值图7和 效 果显著的方法。12 0 克的2朴材 料仅1.3 0元,原有蓄能器的结构可不作 改动。表310MPa0。8 6 61。9 552。98 54。4 785。3 5 838 822492598 5工作压 力(MPa)1 0”E值提高(%)5.2n月n曰月1O 乙nnLUCO.尸协 了一O八O一卜dnnCOno、叉一.人沁一八曰,1,1,3。59732。8 7勺口一bo
12、八0作工压力五、结束 语本文在理论分析 的基 础_匕提出了充气式蓄能 器最佳工作过 程,并且找到了使实际工作过程 接近最佳工作 过程 的简便可行、成木 低廉主要符号p3气 体压 力;Qt时间,保 压 时间;TJ,等 效比温能(=艺t n、C、)y比容;WeW。压缩功;WL流量;热力学温度;膨胀功;损失功。电液比例二通调速阀科研成果推广项目通过验收和小批试制鉴定在 预鉴定、上级审查技术文件资料的 基础上,5月9日由上海市科委、市机电工 业管理局、液气成套公司组织专家对上海液压件二厂的这项科研成果推广项 目通 过 了鉴定。会议一致认为:项目拨款使用合理,小批 试 制中工艺、工装合理,保 证了产品的质量,已具备了批量生产的能力。(陈列)z月一. 口.一份.卜明., .叼今., .月,. - 叫口侧卜 , .目.月, 州,二,.月 .门. .卜 侧.诊.,. 川. . 网.,. 卜. .曰.月, 叫 .,- 州. .巨. ., 阅.侧.
