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气动马达出气实验分析
编辑:上海麦阳机械设备有限公司   发布时间:2017-05-31

叶片式气动马达(以下简称马达)不仅可以为动力装置输出机械功,而且可以将做功后排出的低温空气作为冷气源进行再利用。为了论证这一观点,该研究设计制造了一套以马达为动力的传动装置,并针对该装置运行状态进行理论分析,推导出马达出口气体温度的表达式。通过对实验测量数据的拟合,确定马达排气过程热力学方程多变指数。在此基础上,分析并验证了进口气体压力、负载、耗气量对出、进口气体温度之比的影响。未来以马达排出气体作为冷源,研发冷气再利用系统,该研究为进一步提高气动马达的有效输出提供理论依据。

实验在马达平均耗气量 1. 73 kg /min 的条件下完成。现分别就马达进气压力、负载
、耗气量三因素对出、进口气体温度之比的影响进行分析。
 1 .进气压力对马达出、进口气体温比的影响
图 2 为叶片式气动马达在环境温度为292 K 条件下运行时,p0与 Te/ T0散点图及拟合曲线。从图 2 中图 2 p0- Te/ T0散点图及拟合曲线

 

的散点分布趋势可以看出:出、进口空气温度之比随马达进气压力增大而减小,即:进气温度相同的条件下,出口气体温度随进气压力的升高而降低。
通过上述理论分析及对实验数据的拟合,得出排气过程多变指数为 m = 1. 0413,
该实验条件下整套传动装置空载时压力变化系数 ε = 0. 86,将之代人式(5),得到马达出口气体温度表达式:

 

公式与实际出口气体温度测量数据的拟合相似度为 0.99654,因此可以认为该公式能够真实反映叶片式气马达进气压力对出口气体温度的影响。
图 3 展示了进、出口气体温差与进口气体压力之间的测量数据,出口气体温度随进口气体压力的增大而降低。在进口压力为0.5 MPa 时,进、出口气体的温差达到 8.14 K。而在炎热的夏季环境温度降低5 K,都会使人有凉爽的感觉,因此马达出口冷气可以实现空间降温功效。

 

2 .负载对马达出、进口气体温比的影响

图 4 展示了在进气温度、进气压力、耗气量均相同的实验条件下,马达分别在负载 2 kg 和空载时的出进口气温之比。由图可知,马达空载时的点几乎全部覆盖在有载散点的上方,即:出进口气温之比在有载时较空载时的低。这是因为2 kg 的负载使传动装置输出0. 47 N.m 的扭矩,通过测量传输带线速度得到马达转速为1550 r/min,压力变化系数为0. 84;传动装置空载时马达转速为1576 r/min,压力变化系数为0. 86,所以负载的增加使得压力变化系数减小,多变过程初始压力增大,从而导致出进口气温之比降低。
在负载与马达出口气体温度关系的表达式中,M0为马达运转过程中自身消耗的扭矩,M1为传动装置运行需要消耗的扭矩,M2为传动装置上负载消耗的扭矩,C 为整套装置的减速比。

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