高压空气压缩机及加气站开题报告.docx

机械工程学院
毕业设计（论文）开题报告
毕业设计（论文）题目 ： 高压空气压缩机及加气站
学 生 姓 名： 曹 军
指 导 教 师 姓 名 ： 郭文亮
专 业： 机械设计制造及其自动化
2 0 1 3 年 04 月 0 5 日

高压空气压缩机及加气站设计

近年来，靠化石能源（石油、天然气、煤炭等）的广泛使用，经济快速发展。然
而，石油、煤炭等不可再生资源依据科学推算，将在 21世纪上半叶接近枯竭：石油储
量在 2025年左右消耗殆尽，煤储量最多供应不足 200年。化石能源的短缺，将给经济的
发展带来严重的影响。全世界国与国之间的战争也归结于能源的竞争。中国石油和化
学联合会副会长赵俊贵表示， “十二五 ”期间，中国油气资源市场需求依旧强劲。石油
需求年增长将为 4% 左右， 2015 年全国石油需求将达到 亿吨，对外依存度将从 2010
年的 55% 上升至 60% 。石油等能源的短缺与大的需求量的矛盾迫使许多国家都在寻求
能源替代品，同时探索一条节能道路。下来我们讨论一下有关汽车耗油的信息。
2011年8月16日，世界著名的美国汽车行业杂志 Wardsauto公布，截至当日，全球
处于使用状态的各种汽车，包括轿车、卡车以及公共汽车等的总保有量已突破 10亿辆，并且每年将以 %的速度增长。然而 , 汽车拥有量增加的同时 , 也给社会带来能源紧张和环境污染。据有关部门检测，环境污染之中 60% ~70 % 来源于汽车污染 。 汽车燃油的能量转化率理论上非常低，大部分能量都以热量的形式随废气排放到空气中，燃油
不充分会产生碳化物 （一氧化碳）、硫化物（硫化氢）及氮的氧化物等， 这些排量较多，对空气质量的影响较大，此外，还有一些湿雾类（如油雾、酸雾等） 、粉尘类（如炭粒等）有害物质。农村的车辆数量相对较少，主要集中在城市，所以城市的空气质量较
差，人们一直渴望新的“绿色汽车”及绿色能源的出现，在人们期盼中，出现了多种代用燃料汽车，如天然气汽车，醇类汽车和二甲醚汽车灯。但是，代用燃料汽车仍然有排放污染和热效应，有些燃料还有毒性，有些燃料燃烧还很困难。与此同时，还出现了大量电动汽车，但目前电动汽车受制于车用电池因素的制约，存在功率比、循环寿命、充放电性能、造价、污染和安全性等方面的一系列问题，一时很难达到实用程度，且电池本身也存在二次污染的严重问题。而我们的物质生活水平提高了，对周围环境的要求相应增加。先污染后治理的错误观点已被否认，我们必须从本质上解决。
本课题（高压空气压缩机及加气站）主要是对气动汽车快速加气装置的研究。
汽车发动机已经有所研究。法国设计师 Gury Negre 于1991年获得了压缩空气动力
发动机的专利，并加盟 MDI 公司，于 1998年推出了第一台压缩空气动力汽车
compressed-air-powered vehicle，CAPV ）样车。 MDI 公司又相继推广基于压缩空气动力发动机的城市用出租车。 美国人 Roger Lee 也提出了类似专利； 荷兰的国际汽车研
究中心，以及奥地利等一些国家也正积极进行相关研究。美国华盛顿大学于 1997年研制了一台以液氮为动力的气动原型汽车。国内近来也有人提出液态空气动力汽车的设
想，但其同样存在液氮气体动力汽车的问题。目前世界各国都积极投入对气动汽车的研究。但大部分气动汽车还处于研究试验阶段，虽然有个别公司已有产品问世，但离气动汽车走向普及还有很大一段距离。目前制约气动汽车发展的最大因素之一就是气动汽车的能量利用率问题，如：气动汽车车载气源所能支持的一次最大行驶里程是否能满足实际应用的需要，气动汽车整车效率到底如何，提高气动汽车效率应该从哪些方面寻找措施等。浙江大学的气动汽车车课题组已进行了压缩空气动力发动机原理性实验，并取得了一定的成果。
在加气站方面， 在我国加速发展天然气管网的推动下， 掀起了建设 CNG 汽车加
气站的高潮。 CNG 汽车加气站供气系统较为简单、技术成熟，在有管网的情况下，获
CNG 的价格可能比 LNG 低很多。 2004年以后， LNG 加气机技术在国内日趋成熟，
并形成了相关产业，国内某些企业生产的LNG 加气机在国内市场占据了大