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    液體制冷劑注入的制冷渦旋壓縮機特性的研究


      2005年度“高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項科研基金)渦旋壓縮機(compressor)是本世紀70年代末發(fā)展起來(lái)的一種新型高效的容積(Capacity)式壓縮機,它克服了以往壓縮機存在的許多缺陷,具有能耗低、振動(dòng)小、體積(volume)小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設計不合理造成的。并非所有機頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行,如果保養好的可以延后,保養差的則需要提前。 隨著(zhù)能源危機(crisis)的曰益加劇,研究開(kāi)發(fā)新一代節能高效的渦旋壓縮機勢在必行。本文在傳統的壓縮機結構基礎上,增加了液體制冷劑注入這一環(huán)節,并分析了這一過(guò)程對壓縮機的熱力行為所產(chǎn)生的影響。從理論和。這樣在壓縮腔中,同時(shí)存在著(zhù)制冷劑蒸汽和制冷劑液體,注入的制冷劑液體根據此時(shí)壓縮腔中壓力,一部分可汽化形成蒸汽,另一部分仍是液體狀態(tài)(status)。在控制容積中,吸入制冷劑氣體、注入制冷劑液體、排出(discharge)制冷劑以及在制冷劑與渦旋壁之間發(fā)生的熱交換都是動(dòng)態(tài)存在的,它們之間的熱量交換關(guān)系將在下文闡述。
      2.1制冷劑注入的壓縮機(compressor)缸體的普遍模型以控制容積為研究對象,其分析模型見(jiàn)所示,在控制容積中,制冷劑蒸汽的質(zhì)量mg和制冷劑液體(liquid)的質(zhì)量ml同時(shí)存在,從蒸汽制冷劑到液體制冷劑傳遞的熱量為Q,渦旋壁和液體制冷劑之間的傳熱為Qw,渦旋壁和氣體制冷劑之間的傳熱為Qw,液體制冷劑的蒸發(fā)量為。其能量守恒方程和質(zhì)量守恒方程為:730050蘭州市蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院蒸氣的比焓;Ggm-注入蒸氣的質(zhì)量流動(dòng)(flow)率;hgm-流入蒸氣的比焓;hg-氣體的比焓;vg-氣體的比容。
      控制(control)容積的體積(volume)改變方程為:U-制冷劑流動(dòng)的速度,D-吸氣通道的直徑,-導熱系數,v-動(dòng)粘度(Viscosity),Pr-制冷劑雷諾數
      在壓縮過(guò)程中,制冷劑從吸氣過(guò)程,壓縮過(guò)程和排氣過(guò)程中吸收熱量,在壓縮室中,從渦旋壁傳給制冷劑的熱量由下式表示:T-制冷劑溫度,Twt壓縮室壁的溫度,Awt熱傳遞(transmission)面積,即吸氣腔和壓縮腔中,渦旋壁外圍面積和渦旋上下表面(appearance)積的總和。昆山空壓機保養冷卻水通過(guò)管道進(jìn)入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫,再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻,另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過(guò)主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組,還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。
      熱傳遞(transmission)系數。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機,在其中高速旋轉的葉片使通過(guò)它的氣體加速,從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發(fā)生在旋轉葉片上,部分發(fā)生在固定的擴壓器或回流器擋板上。
      公式推導出:制冷劑的性質(zhì)根據吸氣和排氣(Exhaust)過(guò)程的平均壓力條件確定
      液體制冷劑從注入通道到進(jìn)入壓縮室之前所吸收的熱量可由下式表示:Tr注入通道的渦旋壁的溫度(temperature);Tin-在注入通道壓力下的制冷劑飽和溫度;AP-注入通道的熱傳遞面積;熱傳遞系數,可由下式表示:D-通道直徑,U-注入速度。V-體積;Vi-液體的比容;Glin-注入液體的質(zhì)量流動(dòng)率;Gio-流出液體的質(zhì)量流動(dòng)率。
      2.2熱量流動(dòng)的描述(description)在制冷劑氣體吸入、制冷劑液體注入及渦旋壁與制冷劑之間的傳熱這些動(dòng)態(tài)的過(guò)程中,熱量按下列幾個(gè)公式計算。2.2.1吸氣過(guò)程從制冷劑吸氣通道進(jìn)入到壓縮室之間的熱量流量(單位:立方米每秒)可表示為As-從吸氣孔到制冷劑吸入孔的熱傳遞面積;Tsuc-吸入制冷劑的溫度;Ts-從吸氣孔到制冷劑吸入孔的渦旋壁溫度;as-熱傳遞系數。
      3,通過(guò)熱交換(exchange)提高制冷劑的過(guò)冷溫度。油的循環(huán)(continue)由齒輪(Gear)泵驅動(dòng),油的粘性(viscosity)由粘度計測量。通過(guò)蒸發(fā)器的制冷劑流動(dòng)率由Coriolis型流量(單位:立方米每秒)計測壓縮機(compressor)功率(指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少)與注入率的關(guān)系注:壓縮機功率;LR-注入率為R%時(shí)的壓縮機功率。
      4吸入質(zhì)量(quality)流動(dòng)(flow)率與注入率的關(guān)系注:G-吸入的質(zhì)量流動(dòng)率;Gr-注入率為R°%時(shí)的質(zhì)量流動(dòng)率。
      量,流入制冷劑注入通道的流量由橢形流量計測量(cè liáng)。壓縮機吸排氣壓力由壓力計測量,排氣溫度(temperature)由熱電偶測量隨著(zhù)注入率的增加(increase),排氣溫度呈線(xiàn)性降低(reduce),如所示,這說(shuō)明了制冷劑注入階段所發(fā)生的熱傳遞(transmission)對排氣溫度影響很大,從而驗證(Experimental)了理論模型(model)中注入階段的熱傳遞模型是正確的。
      從此時(shí)壓縮功率呈增大趨勢(trend),如所示。但是,由于壓縮機功率的增加,引起壓縮機絕熱效率(efficiency)逐漸降低(reduce),這種趨勢如所示。然而,隨著(zhù)注入率的增加,從渦旋壁到制冷(Refrigeration)劑的熱傳遞(transmission)過(guò)程逐漸加劇,引起渦旋壁溫度降低,從而有效的緩解了壓縮效率降低的趨勢。
      隨著(zhù)注入率的增加(increase),油的溫度降低,油的溶合性增加,如所示。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機,在其中高速旋轉的葉片使通過(guò)它的氣體加速,從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發(fā)生在旋轉葉片上,部分發(fā)生在固定的擴壓器或回流器擋板上。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機,在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合,使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小,從而將氣體壓縮并排出。油的大量溶解又引起油的粘性(viscosity)大大降低,如所示,這將增加壓縮機的機械損失。從實(shí)驗中可觀(guān)察到,在較高注入率范圍內,油中出現泡沫(foam)并且油從密閉容器中滲出,這將降低壓縮機的可靠性。
      液體(liquid)制冷(Refrigeration)劑注入渦旋壓縮機(compressor)這項技術(shù),能夠有效的降低壓(Low pressure)縮機的排氣溫度,提高(制冷劑的循環(huán)效率和冷凝器的熱傳遞效率。因此,這項技術(shù)值得我們深入研究(research)與完善。


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