涡旋膨胀机作为一种新型的容积式膨胀机,具有高效可靠的特点,被逐渐地用于诸如燃料电池的领域,进行能量回收.该文详细讨论了涡旋膨胀机的工作过程,以及过程中的传热和泄漏问题,从工程热力学和数学方面着手,建立了涡旋膨胀机的理论模型,进行了模拟计算并对计算结果进行了分析,揭示了设计参赛对涡旋膨胀机性能的影响.用于燃料电池的涡旋膨胀机,大多数和压缩机做成同轴的、背靠背的一体结构(即E-C系统),为了使E-C系统可靠高效地工作,压缩机和膨胀机在气量、功率和受力方面必须满足一定的关系.该文对此进行了一些研究,推导出了计算公式,并就E-C系统实际应用过程中遇到的问题作了简单地探讨.最后设计搭建了涡旋膨胀机性能测试实验台,在不同转速、不同进口压力下,对膨胀机的工作性能参数进行了测量,并将测得的结果和模拟的结果进行了比较分析.实验结果论证了理论模型的合理性.研究表明,泄漏、摩擦损失是影响涡旋膨胀机性能的主要因素.