題:
兼作氣動馬達的空氣壓縮機?
MikeJava
2015-05-29 02:40:03 UTC
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我正在研究壓縮空氣儲能係統。系統的大小和重量受到嚴格限制; (理想情況下)任何東西都不應超過幾磅。因此,我想以相同的機制旋轉方式存儲能量(壓縮氣體)並提取能量(使氣體起作用)。

基本上,我需要的是旋轉空氣壓縮機,當空氣沿相反方向被迫通過時,它可以作為氣動馬達使用。我正在使用相當高的壓力(我估計為數百psi)但體積很小。在我的搜索中,我發現了很多緊湊型旋轉式空氣壓縮機和旋轉式氣動馬達,但是幾乎沒有評論什麼系統可以同時使用。

在我看來,空氣壓縮機可以具有這些特性非常直觀,但是我不想得出任何結論。我研究了幾種壓縮機,最適合我的情況的是:

  • 離心壓縮機
  • 軸流壓縮機
  • 旋轉螺桿壓縮機
  • 旋片式壓縮機

離心式壓縮機是理想的選擇,但在我看來,它似乎是可逆的,至少具有任何效率。我還查看了氣動馬達,其中可用的較少。最適用的似乎是:

  • 旋轉葉片馬達

其他系統,例如Pietro馬達,顯然不適用於我的輕量,緊湊型應用。旋片式壓縮機和旋片式電動機​​之間的相關性是有希望的,但是我想知道我有什麼選擇。

哪些旋轉氣體壓縮系統可以將其壓縮氣體驅動的電動機作為電動機?

EDIT 徑向(向心)渦輪和離心壓縮機的相似之處。

還有活塞閥壓縮機?
@ratchetfreak好思想。活塞閥壓縮機可能很好地滿足了這一需求。 piston,活塞閥式壓縮機正在往復運動,這意味著振動和重量(不一定是,但我想實際上是重量)超出了我的限制。我正在尋找旋轉壓縮機的平穩性。
小體積,高揚程應用通常需要旋轉渦輪機的“脈衝渦輪機”。由於這似乎也很難轉化為壓縮器,因此我選擇@ratchetfreak作為選擇。如果您是我,我將把研究重點放在運行壓縮空氣的汽車上,因為我認為它們可能已經開發出了您正在描述的精確係統,並且如果我沒有記錯的話,它們的確使用了活塞閥系統。
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@sanchises啊,我現在明白你的意思了。值得一提的是,脈衝渦輪機雖然不是最佳的電動機和壓縮機,但卻是該應用的理想電動機。
@MikeJava您聽說過“滾動壓縮機”嗎?也許那會有所幫助。我實際上目前不知道它的特徵,所以我不能肯定地說。
二 答案:
Mark
2015-07-09 21:20:45 UTC
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我建議使用前傾離心系統,例如前彎風扇

任何設備的電源輸入/輸出,其中流體以$ V $的流體速率$ Q $進入/離開,以速度$ U $的角度$ \ theta $進入/離開,將是:

$$ \ mathcal P =(VU )(1- \ cos(\ theta))\ rho QU $$。

如果您使用此設備壓縮氣體,則電源輸入將反向運行。在這兩種情況下,角度都會有所幫助。參見速度三角形

真正的目的在於在開口處放置一些好的閥門。 $ U $是一把雙刃劍-雖然可以提高力量,但如果$ V $與$ U $相比不是很高,則什麼都沒有發生。不要忘記$ Q $取決於$ V $或$ U $,具體取決於您的外觀。修改此參數的關鍵是將進氣口的開度(無論以哪種方式運行)調至很小的開口,以盡可能獲得最高的V $,同時保持對出口的謹慎控制,以免將Q $或$ U $限制在最大範圍之外。保持$ V / U $體面很有必要。

也許在兩級旋轉壓縮機的第一級中使用它也可能有所幫助-第二級是真正的旋轉壓縮機,可以真正提高壓力,但是

最終,市場上將不會為這種奇怪的服務建造任何設備-但是,通過擁有一個對稱對稱的旋轉系統以及​​精心控制的輸入,可以產生不錯的效果。我一定會諮詢定制風扇製造商。

您的想法似乎加強了我的假設,即這些渦輪機具有可逆的必要特性。前傾風扇的運轉與離心式壓縮機極為相似。離心壓縮機也被認為是前傾離心系統嗎?如果與風扇相同,則壓縮機似乎比風扇具有一些優勢。我明白了您對仔細控制系統中不同變量的含義。這對於此應用程序絕對是必需的。該方程式特別有用
從理論上講,方程式是向前或向後的。但是,當使用同一設備時,由於$ Q $是基於橫截面積的,因此V和U在入口和出口的設計中以一種方式進行了優化。最好的選擇是對其進行優化,因為您只有有限的壓縮空氣容器,但是從理論上講,壓縮空氣是無限的。
從可逆式離心風機的理論角度來看,這一切都很好,但“風機”的分類非常暗示它根本不適合將氣體提升到很高的壓力。離心風扇能否使空氣達到可承受的psi?
我會說不會達到高psi。這就是為什麼我建議將其作為第一階段的原因。我還在寬泛的上下文中使用“舞台”,例如旋轉壓縮機的前幾層的形狀與其餘部分不同。因此,您需要將壓縮空氣泵回到壓縮機的中間(即這些不同形狀的層的最後一層),而不是設備的最後一層。
jhabbott
2015-07-24 01:21:25 UTC
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我不是空氣壓縮機或電動機的專家,但是據我有限的知識,我認為正如您所說的那樣,離心壓縮機將是壓縮的最佳選擇,而特斯拉渦輪機將是理想的電動機。我認為應該可以將它們安裝在同一軸上,但可以在單獨的氣密室中安裝一些閥門,以便在渦輪機運行時將空氣從壓縮機室中抽出,反之亦然,以免造成不必要的影響來自另一個葉輪的阻力。另一種選擇是離合器/抓握機構,它選擇隨軸轉動一圈。

這種設備可以看作是雙向壓縮機/電動機。嘗試使用針對這些情況中的一種進行了優化的葉輪來嘗試兩種方法,似乎您在其他情況下總是效率低下。

我當然知道,通過將兩個不同的機器放在同一驅動軸上並使用一些漂亮的連接件,可以實現一個好的(儘管不是很完美)解決方案。這似乎是可行的實際操作方式。包含此原理但使用葉片式壓縮機和電動機的設計在美學和功能上也可能令人愉悅。但是,有趣的是您帶來了tesla渦輪機。當我看到這一點時,我不僅看到了渦輪機,還看到了離心壓縮機的基本設計。這兩件事都無需刀片角即可擔心。
我確實對特斯拉渦輪機也有同樣的想法,但是我找不到太多有關壓縮機性能的信息。我很想看看是否有人試圖衡量一個人在兩個方向上的表現如何。
特斯拉渦輪確實可以在相反的方向上使用。在這種情況下,它似乎被稱為特斯拉泵。渦輪機和泵之間的唯一區別似乎是,在一種情況下,空氣使轉子加速,而在另一種情況下,轉子使空氣加速。當空氣作用在轉子上時,空氣向內盤旋。當轉子作用在空氣上時,它向外螺旋旋轉,速度增加,就像離心壓縮機一樣。那麼問題來了,“無葉片離心式壓縮機會工作嗎?”如果答案是肯定的,我們可能會給出答案。
我還認為離心/向心折衷也將適用於葉片式離心壓縮機,而不僅僅是特斯拉渦輪機。


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