单螺杆发动机空气动力系统能效分析.pdf

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第47卷第6期
札し械
程学报
Vol47 No6
2011年3月
JOURNAL OE MECHANCAL ENGINEERING
Mar. 201
DO:10.390l/JME.2011.06.150
单螺杄发动机空气动力系统能效分析
何为吴卡庭马重芳广荟燕
(北京T.业大学坏境与能源工程学院北京100124
摘要:为探究单螺杅父动机气动汽车动力系统的能效利用情況,以获得系统较高的能效利用率,卞要采用烟分析方法,并结
合非稳流变质量系的热力学理论,研究系统流程中各环节的能量损失及输功情况,并重点分析排气乐力对能效分配的影
响。研究结果表明:采用低排气压有益于动力系统质量利用率及总能量利用率的提高;对于基本的气动汽车动力系统结构,
系统质量利用率高」90%,但系统效率却较低,这主要是由」节流减和尾气排放过程中产4大量的能量损失,其中,
压节流过程产生的损耗约占系统总能量的一半。因此,如何降低节流减压和尾气排放过程这肉个关鍵环节的能量损耗,尤
其降低减压过程的能耗,是提高气动汽车动力系統能效利用率的重要方向。
关键词:単螺杆发动机气动汽车能效分析
中图分类号:1K1231(Q021.2()414.
Energy Efficiency An alysis for Air-powered Vehicle System Based on
Single-screw Engine
HE Wei WU Yuting MA Chongfang ZHUANG Huiyan
(College o[En vironmental and Energy Engineering, Beijing University of Techno logy, Beljing 100124)
Abslracl: To know cnergy eficiency utilization and obtain a high capacity usage ralio for the air power system based on
single-screw engine, the energy loss for each process and the ot al ou ut work are analyzed, also the influence of exhaust pres sure on
nergy distribution is sudied emphatically by Lak ing energy analysis method and thermedynamic thcory conccrning non-steady low
with variable mass system. The results indicate that adopting low exhaust pressure is good for mcreasing the mass and enery
utilizati on cfficicncy of the power system. The mass util ization ratio is more than 90) percent while cncrgy cfficicncy is low, which is
due to great enery losses urin decompression and exhaust process. Where, the energy loss produced during decompression
process takes more than half of the total energy. Therefore, how to reduce the energy loss during the said two main processes is the
key point to increase energy utilization of the power system, especially for the decompression process
Key words: Smgle-screw Eng me Air-powered vehicle Energy efficiency analysis
动部件少、结构简单、无余隙容积、受力半衡,因
0前言
此具有容积效率高、暦损小、噪声低、寿命长的优
点;直接实现轴功输出而需出树连杆构,此
动汽车足利用高压空替代燃料能源作为可以大大简化动力系统相关链核机构。目前,北京
发动机动力的一种新能源汽车,具有巨大的节能环⊥业大学正在开展相关的研究工作,其自主研发制
保效益。气动发动机可采用多种型式,以什复活集造的单螺栌膨胀机样机如图2所示
式最多,但最适宜的型式还并无定论,尚处于技术
气动汽在发动机动力系统的能量注要山气瓶
研究阶段"2。本文优先选用的足单螺杆气动发动内存储的高压空气米提供,高压空气存储的能量越
机,即以单螺杯膨胀机作为气动汽车的发动机。单多,系统所获得的动力输出也越多,汽车的续航里
螺杆膨胀机是一种回转容积式动力机,基本结构如程也将越长。但由」气瓶自身高?技术和华载空间
图1所示,它较之往复活塞式的最人优势在于:运的限制,气动汽车所能承载的述缩空气总能也足有
限的,如何利用车载的有限能获得最大的动力输出
国家自然科学基金(0976004)利国家重点基础研究发展计?973计划,是气动汽车动力系统的关键技术之一。为考查能量
2011CH707202)资助项日。20101027收到初稿,2010120收到修改稿