R134a螺杆制冷压缩机工作过程数值模拟及实验研究
R134a应用于中间补气螺杆压缩机制冷系统的数值分析与研究
ａ ａｙ ｅ ｈ ｏ ｅｉ ａｌ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｅｒｇ ｒ ｔ ｇ ｃ ｐ ｃｔ ｎ ｏ ｅ ａ ａ ｉ ｆｔ ｅ ｓ ｒｗ ｏ ｒ ｓ ｏ ｙ ｔｍ ｅ ｕ ｅ ｔ ｎ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔｒ ｆ ｅ ａｉ ａ ａ ｉ ａ ｄ ｐ ｗ ｒ ｃ ｐ ｃ ｔ ｏ ｃ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｒｓ ｓ ｃ ｙ ｓ ｈ ｉ ｎ ｙ ｙ ｈ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ ｗｉ ａ ｈ
ｉ ｃｒａｓ ｉ ｈ ｒｔ ｅ ｅ ｎ ｅｎａ ｏ ｐ ｅ ｓｏ ｌ ｍ ｅ ｒ ｔｏ， ｎｄ ＣＯＰ ｎｃ ｅ ｓ ｄ ｎ ｅ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｓ ｌｖ ｌｉ ｔｒ ｌｃ ｍ ｒ ｓ ｉｎ ｖｏｕ ａｉ ａ ｉ ｉ ｒ ａ ｅ ｗｉｈ ａ ｎ ｒ ａ ｅ ｉ ｈｅ ｆｒ ｔｌｖ ｌｉ ｔｒ ａ ｏ ｔ ｎ ｉ ｃ ｅ ｓ ｎ ｔ ｓ ｅ ｅ ｎ ｅ ｌｃ ｍｐｒ ｓ ｉ ｎ ｅ—
间补 气的螺杆压 缩机制冷 系统的性 能进行 了理论 分析 。研 究表 明 ：对于应 用Ｒ ３ ａ 中间补 气螺杆压 缩机 系统 ，制 冷量和 １４ 的
电 功 率 均 随 一 级 压 缩 内容 积 比 的 增 大 而 减 小 ，而 性 能 系数 Ｃ Ｐ 随 一 级 压 缩 内容 积 比 的 增 大 而 增 大 。 因此 ，在 满 足 所 需 制 Ｏ值
（ ．ｕｚｏ ｇＵ ｉｅｓｙｏ ｃ ｎｅａ ｄＴ ｃ ｎｌｇ ， ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｈｎ ； １Ｈ ａｈｎ ｎｖｒｉ ｆＳｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙ Ｗｕａ ３ ０ ４ Ｃ ｉａ ｔ ｅ ｏ ２Ｗｕ ａ ｅ ｒ ｅｒ ｅａｉｎＩｄ ｓｉｌＣ ． ｔ．Ｗｕ ａ ３ ０ ３ Ｃ ｉａ ． ｈｎ Ｎ ｗ Ｗｏｌ Ｒ ｆ ｇｒｔ ｎｕｔ ａ ｏ， ｄ， ｈ ｎ４ ０ ２ ， ｈｎ ） ｄ ｉ ｏ ｒ Ｌ
冰箱压缩机制冷特性的数值模拟分析
冰箱压缩机制冷特性的数值模拟分析在当今家电行业中，冰箱是家庭生活中必不可少的电器产品。
冰箱的核心部件是压缩机，它通过循环压缩制冷剂，将冷却过程中吸收的热量排出，从而达到制冷的目的。
为了更好地了解冰箱压缩机制冷的特性，科学家们利用计算机技术进行了数值模拟分析，下面将详细介绍相关内容。
一、冰箱压缩机的工作原理在介绍风冷制冷压缩机的数值模拟分析之前，我们先需要了解冰箱压缩机的工作原理。
冰箱压缩机是由压缩机本体、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组成的，其中压缩机本体是最重要的部分。
它将低温低压的制冷剂蒸汽通过压缩提高温度和压力，使其成为高温高压的制冷剂气体，然后将其送往冷凝器，使其在冷凝器内冷却变成高压液体，随后通过膨胀阀降低压力，进入蒸发器内，从而吸收蒸发器内的热量，从而起到制冷的目的。
二、数值模拟分析的原理为了更深层次地了解冰箱压缩机制冷的特性，科学家们利用有限元数值计算方法对其进行了数值模拟分析。
在建立数值模型后，通过数值计算模拟压缩机制冷的整个过程，预测其在不同工作条件下流体的流动变化、压力、温度分布等变化。
建立冰箱压缩机数值模型的过程主要分为两个步骤：第一步，建立样板图。
通过对压缩机的结构、参数和工作原理进行分析，确定模型的结构、网格、控制方程和边界条件等信息，并采用 CAD 软件绘制出 3D 模型的几何形状；第二步，划分网格和求解。
通过采用有限元数值计算方法，在模型的几何形状上划分网格，并通过控制方程和边界条件，求解数值模型中的压力、温度等物理变量。
三、数值模拟分析结果分析根据数值模拟分析的结果，可以得出冰箱压缩机的制冷特性如下：1. 压缩机转速越高，制冷量越大。
在满足压缩机稳定运转的前提下，合理提高压缩机转速可以提高制冷效果。
2. 冷凝温度越高制冷量越小。
同时，冷凝温度过高也会导致压缩机的排气温度过高，从而影响压缩机的寿命。
3. 蒸发温度越低，制冷量越小。
蒸发温度过低也会导致压缩机内部温度过低，从而导致压缩机出现结霜现象。
R134a-DMF吸收式制冷系统仿真分析
VVV=T+1W3+X=Y4
魏浩展等)&*%+$,-.吸收式制冷系统仿真分析
第 %* 卷!第 A 期
!"#
ABC ;D
!&#$% ('
2@%
(& )*+
/
*
(& >?% ,
!&#$%0123 G5&
$
(
;<:=;%
!"# !$%
) !"#$% &'
!"#
# !&#$%0123 ,
E5&
+& 5&678
!使用 )&*%+$,-.为工质对制冷剂 )&*%+ 与吸收剂 ,-.均为化工产品01234 5671软件数据
的选择前人做了大量研究 回晓洋&& 通过 01234 5671软件采用 589:$);< 5)Z0 5)$<- 这 * 种物性方法计算得到温度压力浓度数据并且与 实验数据进行对比发现采用 589:$);<物性方 法计算得到 的 数 据 相 对 误 差 最 小 计 算 精 度 最 高 [3WGS7+等人&" 对 )&*%+$,-.二元溶液相平衡实 验数据进行了拟合拟合结果表明 589:$);<物 性方法与合适的混合规则及 9)BF模型联立时能 够更好地描述相平衡实验数据 陈鑫A 根据热力 学决策树选择了 * 种物性方法基于 01234 5671软 件的回归功能对实验数据进行回归拟合将拟合数 据与实验数据进行对比得到平均相对误差结果表 明 589:$);< 物 性 方 法 相 对 误 差 最 小 适 用 于
螺杆压缩机冷却系统的计算及试验验证
功率 （ ，机器运行的上限温度 （ 或 Ｔｃ，根 ） ％ｉ ａｉ
据 压 缩 机 选 择 的 润 滑 油 参 数 确 定 ，一 般 确 定 为
９ ｃ）和供气温度 （ ，对于风冷压缩机行业 内 ５ｃ Ｉ ｃ
多采 用 环 境温 度 加 ８Ｉ 基 本确 定 。利 用 上 述 已 知 ｃ） ＝
数据 ，依据下属试 验验证方法 可以计算 出冷 却器 设计 的初始参数。 油冷却器换热量 （。：对于喷油螺杆压缩机 ， Ｑ） 压缩功 的绝 大部分转换成热 量被喷人压缩 腔的润 滑油带走 ，理论上润滑油吸收热量Ｑ 根据下式计算
文章编 号 ：０ ６ ２ ７ （０ ２ ０ — ０ ２ ０ １０ — ９ １ ２ １ ）５ ０ ２ — ３
螺杆压缩机冷却系统的计算及试验验证
陈鹏高 ，高宝华
（ 海斯 可络压缩机 有限公司 ， 海 ２ １０ ） 上 上 ０ ５ ４
摘
要 ：主要 简述螺杆 空气压缩机冷却 系统的设计及 简单的 实验 验证 方法 ，并给 出螺杆 压缩机 冷却 系统是 否适 用的一种经
Ｑ ＿ 日 ＝ △
２ 冷却系统的组成
风冷冷却系统 主要有冷却器 ，冷 却风扇 ，冷 却风扇 电机 及相应 的电气 控制 回路组成 ，其 中最 核心 的是冷却 器和冷却 风扇的 匹配设计 ，如果 系
收 稿 日期 ：２ １— ６ ０ ０２０ —６
式中 Ａ ＝ ａ Ｈ Ｈ 一 ——压缩空气焓值增加 日 排气状态压缩气体焓值
配 就 是 一 个 典 型 环 节 。本 文 主 要 从 风 冷 螺杆 压 缩
统不 匹配 ，冷却 系统起不到实际要求 的冷却循环 ， 压缩机整机 系统就会 出现诸如高温 ，跑油 ，油 品 碳化或乳 化 等严重影 响产 损 失 。
螺旋压缩膨胀制冷机冲压压缩过程数值模拟研究
螺旋压缩膨胀制冷机冲压压缩过程数值模拟研究螺旋压缩膨胀制冷机冲压压缩过程数值模拟研究制冷机在现代生活中扮演了重要的角色，广泛应用于商业和家庭领域。
为了提高制冷机的性能，许多研究人员致力于开发新型的制冷机设计。
其中，螺旋压缩膨胀制冷机因其高效能、低噪音和紧凑的体积而备受关注。
本文将通过数值模拟的方法对螺旋压缩膨胀制冷机的冲压压缩过程进行研究，并分析其性能。
首先，为了准确地描述螺旋压缩膨胀制冷机的工作过程，我们需要建立一个数学模型。
螺旋压缩膨胀制冷机主要由四个部分组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。
其中，冷媒在压缩机中被压缩成高压气体，然后通过冷凝器冷却并冷凝成高温高压液体。
接下来，冷媒通过膨胀阀进入蒸发器，并在蒸发器中吸收热量并蒸发。
最后，冷媒再次进入压缩机，循环再生。
根据上述过程，我们可以得到螺旋压缩膨胀制冷机的数学模型，包括质量守恒方程、能量守恒方程和状态方程。
在模拟中，我们将考虑制冷机的循环时间、冷媒的物性参数以及管道的几何形状等因素，并利用数值方法求解这些方程。
我们使用了计算流体动力学（CFD）软件来模拟螺旋压缩膨胀制冷机的冲压压缩过程。
通过数值模拟，我们可以获得制冷机内部的压力、温度和速度分布等信息。
在模拟中，我们假设冷媒是理想气体，并选择合适的边界条件来模拟实际情况。
通过模拟数据的分析，我们可以得出以下几个结论。
首先，制冷机的冷却效果与制冷剂的物性参数有关，例如压力和温度的变化会影响制冷机的制冷功率和制冷效率。
其次，螺旋压缩膨胀制冷机的工作流动是非定常的，这意味着它与传统的定常压缩机相比，能够具有更好的动态响应性能。
第三，通过调节螺旋压缩膨胀制冷机的工作参数，例如膨胀比和负荷大小，可以改善其性能。
虽然本研究在数值模拟中取得了一定的成果，但仍然存在一些局限性。
首先，我们未考虑制冷机的热传导效应和影响冷媒流动的细微现象。
其次，数值模拟中的理想假设可能与实际情况存在差异。
综上所述，通过数值模拟的方法研究螺旋压缩膨胀制冷机的冲压压缩过程，我们能够更好地理解该制冷机的工作原理和性能特点。
螺杆压缩机整机工作过程的数值模拟
螺杆压缩机整机工作过程的数值模拟王小明;田青青;贺忠宇;罗嗣骁;熊国良;万长标【期刊名称】《机床与液压》【年(卷),期】2014(42)19【摘要】通过基于标准的κ-ε方程湍流模型，采用SIMPLEC算法求解N-S方程，利用CFD滑移网格技术对螺杆压缩机整机工作过程进行非定常数值模拟。
对螺杆压缩机从吸气、压缩到排气整个工作过程的压力分布、温度分布、速度分布以及吸、排气座回流、涡流分布情况进行了分析。
从而为螺杆压缩机吸、排气口设计以及优化提供了参考。
%Based on the standard turbulence model of κ-ε equation,SIMPLEC algorithm was used to solve the N-S equation, and Computer Flow Dynamics (CFD)sliding meshing technique was applied to make the unsteady numerical simulation on the whole working process pf screw compressor. The distribution of pressure,temperature and velocity,as well as suction and exhaust reflux and eddy distribution of the whole working process of screw compressor,which consisted ofsuction,compressor and exhaust,were ana-lyzed. Thereby it provides reference for the suction,exhaust design and the optimization of screw compressor.【总页数】4页(P101-103,109)【作者】王小明;田青青;贺忠宇;罗嗣骁;熊国良;万长标【作者单位】华东交通大学机电工程学院，江西南昌330013;南昌铁路局，江西南昌330013;沈阳铁路局，辽宁沈阳110000;华东交通大学机电工程学院，江西南昌330013;华东交通大学机电工程学院，江西南昌330013;华东交通大学机电工程学院，江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】TH45【相关文献】1.R134a螺杆制冷压缩机工作过程数值模拟及实验研究 [J], 吴华根;邢子文;束鹏程2.螺杆压缩机整机优化目标函数的确定 [J], 穆安乐;张西宁;郗向儒;马建辉3.螺杆压缩机整机优化设计 [J], 穆安乐;郗向儒;马建辉;张西宁4.双吸平衡式螺杆压缩机工作过程的数值模拟 [J], 王小明;田青青;贺忠宇;罗嗣骁;熊国良;万长标5.双吸平衡式螺杆压缩机整机工作过程的数值模拟 [J], 王小明;田青青;贺忠宇;熊国良;罗嗣骁;万长标因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
RA134压缩机性能试验
1 引言
压缩机是蒸汽压缩式制冷系统中的核心部件， 直接影响着整个系统的运行性能和制造成本[1]。制冷 压缩机性能测试装置 [2,3]对于检测压缩机性能具有重 要作用，广泛应用于相关制造企业和科研院所。计 算机仿真能力的快速发展，为准确高效确定制冷压 缩机的各项性能参数提供了有力的工具。本文中设 计标准为：主试验为蒸发器液体载冷剂循环法，辅 助试验为水冷冷凝器热平衡法。试验数据采集和处 理能够自动实现，通过计算机实时检测系统的运行 工况和各项参数，画面直观，操作方便。
从冷凝器出来以后，R134a制冷剂依次经过储 液罐，电磁阀，视液镜，干燥过滤器，热力膨胀阀 进入蒸发器，与水交换热量后回到压缩机。
ৡ鹵
य़㓽ᴎ ᑊ㘨఼ޱދ ᑆ➹䖛Ⓒ఼ ∈∈ޏދㆅ ∈ैދ䏃⍵䕂⌕䞣䅵 ∈ޏދ䏃⍵䕂⌕䞣䅵 ⊍ߚ行఼ಲ⊍ℶ䯔 㡖⌕ࠡय़ℶ䯔 㡖⌕ৢय़ℶ䯔
㓪ো 2 5 8 11 14 17
与制冷侧冷凝部分对应，在冷却水循环中，冷
ᢳ఼ޱދ 凝器前水路三通阀F4打开时，套管式冷凝器参与系 䇗ᭈދ ⏽ޱᑺ 统循环，并联冷凝器被截止。冷却水进入套管式冷 ᢳ㡖⌕䯔 㒧ᴳ 凝器，在内管流动，与来自压缩机出口的高温高压 䇗ᭈ㪌 No থ⏽ᑺ 图1 R134a制冷压缩机测试实验台设计流程 䋼䞣ᑇ㸵 制冷剂气体通过内管管壁进行热交换；三通阀F4闭 Yes 从压缩机出口随制冷剂出来的润滑油，经由油分离 合时，并联冷凝器参与系统循环，套管式冷凝器被 ᢳ㪌থ఼ 㓪ো ৡ鹵 㓪ো ৡ鹵 㓪ো ৡ鹵 器回油截止阀返回压缩机中。闭合三通阀F1时，油 य़㓽ᴎ ⊍ߚ行఼ 3 ఼ޱދ截止。冷却水进入并联冷凝器，在内管流动，与来 1 2 No ᑊ㘨఼ޱދ ⎆ټ㔤 6 㾚⎆䬰 4 5 分离器未被接入制冷循环中。此三通阀的作用是测 ⛧ᑇ㸵৫ 自压缩机出口的高温高压制冷剂气体通过并联冷凝 ᑆ➹䖛Ⓒ఼ 㪌থ఼ 9 ∈∈ैދㆅ 7 8 Yes ∈∈ޏދㆅ ∈ैދ䏃∈⋉ 12 ∈ैދ䏃∈㸼 10 11 试润滑油对制冷循环的影响。 器内管管壁进行热交换。 ∈ैދ䏃⍵䕂⌕䞣䅵 14 ∈ޏދ䏃∈⋉ 15 ∈ޏދ䏃∈㸼 13
螺杆压缩机
螺杆式制冷压缩机是指用带有螺旋槽的一个或两个转子（螺杆）在气缸内旋转使气体压缩的制冷压缩机。
螺杆式制冷压缩机属于工作容积作回转运动的容积型压缩机，按照螺杆转子数量的不同，螺杆式压缩机有双螺杆和单螺杆两种。
第一节螺杆式压缩机的工作过程一、工作原理及工作过程1.组成螺杆式制冷压缩机主要由转子、机壳（包括中部的气缸体和两端的吸、排气端座等）、轴承、轴封、平衡活塞及输气量调节装置组成。
图3-1是典型开启螺杆式压缩机的一对转子、气缸和两端端座的外形图。
1—吸气端座 2—阴转子 3—气缸 4—滑阀 5—排气端座 6—阳转子2.工作原理螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子和一个阴转子，并借助于包围这一对转子四周的机壳内壁的空间完成的。
3.工作过程图3-2为螺杆式压缩机的工作过程示意图。
其中，a、b为一对转子的俯视图，c、d、e、f为一对转子由下而上的仰视图。
二、特点就压缩气体的原理而言，螺杆式制冷压缩机和往复活塞式制冷压缩机一样，同属于容积式压缩机械，就其运动形式而言，螺杆式制冷压缩机的转子和离心式制冷压缩机的转子一样，作高速旋转运动。
所以螺杆式制冷压缩机兼有二者的特点。
1.优点（1）转速较高、又有质量轻、体积小，占地面积小等一系列优点。
（2）动力平衡性能好，故基础可以很小。
（3）结构简单紧凑，易损件少，维修简单，使用可靠，有利于实现操作自动化。
（4）对液击不敏感，单级压力比高。
（5）输气量几乎不受排气压力的影响。
在较宽的工况范围内，仍可保持较高的效率。
2.缺点（1）噪声大。
（2）需要有专用设备和刀具来加工转子。
（3）辅助设备庞大。
第二节结构及基本参数一、主要零部件的结构螺杆式制冷压缩机的主要零部件包括机壳、转子、轴承、平衡活塞、轴封及输气量调节装置等。
1.机壳螺杆式制冷压缩机的机壳一般为剖分式。
它由机体（气缸体）、吸气端座、排气端座及两端端盖组成，如图3-3所示。
1—吸气端盖 2—吸气端座 3—机体 4—排气端座 5—排气端盖2.转子转子是螺杆式制冷压缩机的主要部件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
M g 为制冷剂气体的质量 ; M l 为油的质量 ; h 为比
螺杆制冷压缩机内部为油气混合物的两相流 动 , 由于泄漏 、 热交换 、 油气之间的相互作用 , 运动部 件的摩擦损失以及脉动损失等因素的影响 , 该工作 过程为变质量系统的热力过程 . 为便于对其进行过 程模拟 , 需忽略一些次要因素 , 现给出以下基本假 设: ( 1) 压缩机吸排气腔容积无限大 . 在此假设下 , 可以不考虑吸排过程中的压力脉动影响 . ( 2) 各基元容积在相同转角时 , 制冷剂与油的状 态参数分别相同 , 压力相等 . ( 3) 油相无相变 , 不可压缩 . ( 4) 制冷剂气体在流经泄漏通道时 , 由于流速较 高 , 认为可压缩 , 而在流经其他通道时认为不可压 缩 , 是绝热流动 . 1. 2 控制方程 在上述基本假设下 , 取一个工作腔为控制体 , 利 用变质量系统热力学原理 , 根据能量守恒 、 质量守恒 方程建立工作腔的热力学基本方程 . 根据变质量系统热力学第一定律 δU = δ Ein - δ Eout - δQ +δW ( 1) 式中 : U 为内能 ; E 为存储能量 ; Q 为热交换量 ; W 为过程功 . 将其分别用于控制体中的气相 ( 制冷剂气 体) 和液相 ( 油) , 可得到如下的控制方程 ( 5 h g/ 5 T g) v ・( 5 p/ 5 v g) T 5 hg g g dp 1 = ・ ( 5 p/ 5 T g) v dθ vg 5 vg T g
Theoretical and Experimental Investigation on Working Process of Scre w Refrigeration Compressor with R134a
W u Huagen , Xi ng Zi w en , S hu Pengchen g
( School of Energy and Power Engineering , Xi′ an Jiaotong University , Xi′ an 710049 , China)
Abstract : To acquaint t he working process of screw ref rigeration compressor wit h R134a t horoughly , a new t hermodynamic wit h model for screw ref rigeration compressor is proposed , in which t he effect s , such as internal leakage t hrough five pat hs , gas2oil heat t ransfer ,oil injection and part load , are taken into account simultaneous2 ly. The experimental recording of p - V indicator diagram and t he measurement of screw ref rigeration compres2 sor performance are carried out to confirm t he model. The t heoretical calculation result s coincide wit h t he mea2 sured data well. The proposed model provides a basis for t he performance prediction. Keywords : screw ref ri geration com p ressor ; w orki n g p rocess ; R 134 a
第 38 卷 第5期
2004 年 5 月
西 安 交 通 大 学 学 报 J OU RNAL O F XI′ AN J IAO TON G UN IV ERSI T Y
Vol. 38 № 5 May 2004
R134a 螺杆制冷压缩机工作过程数值模拟及实验研究
吴华根 , 邢子文 , 束鹏程
( 24)
式中 : M 为油气混合物质量 ; b 为修正系数 ;ε为流 量系数 , 由经验取 0 . 5 ～ 0 . 8 ; H 为排气孔口的有效 面积 ; < 为林氏关系式系数 .
ρ l 1 - x + 014 ρ x g
1 - x
x
1/ 2 1/ 2
・
( 11) ( 12)
1 + 014
式中 : p 为压力 ; T 为温度 ; v 为比容积 ; V 为容积 ;
u g = C ( 2 ( h1 - h2 ) )
第 5 期 吴华根 ,等 : R134a 螺杆制冷压缩机工作过程数值模拟及实验研究
g 1 - xρ
-1
5p 5 Tg
d Tl 1 = dθ Ml
1
vg
5 hg 5 Tg
-1 vg
( 8) ( 9) ( 10)
1/ 2
∑
T l ,i
d M l ,i - Tl dθ
∑
d M l ,o dθ
d Ml 1 Tl dθ cl
∑
d Ql dθ
1 +
x
ρ l
s
d Mg d M g ,i d M g ,o = dθ dθ dθ d Ml d M l ,i d M l ,o = dθ dθ dθ
∑
d M g ,i d Qg ( h g ,i - h g) dθ dθ
vg
图1 泄漏通道
・
( 3)
油气混合物在通过泄漏通道时的流动被认为是 气液两相层流流动 , 用下列方程描述 M g = aS u gρ g
M l = ( 1 - a) S u lρ l a = ( 4) ( 5) ( 6) s = 014 + 016
( 西安交通大学能源与动力工程学院 , 710049 , 西安)
摘要 : 为了深入研究螺杆制冷压缩机内部的微观工作过程 ,建立了描述 R134a 螺杆制冷压缩机工作过程的 热力学模型 ,全面考虑了螺杆制冷压缩机的 5 个泄漏通道损失 、 油气混合物热交换 、 喷油和部分负荷对压缩 机工作过程的影响 . 为了验证数学模型 ,录取了表征螺杆制冷压缩机工作过程的 p - V 指示图及测试了压 缩机宏观性能参数 . 通过比较表明 ,理论计算结果符合实验测试结果 ( 误差小于 4 %) , 所建立的数学模型能 准确地反映双螺杆制冷压缩机的工作过程特性及其宏观性能特征 ,为螺杆制冷压缩机的设计参数优化提供 了理论及实验依据 . 关键词 : 螺杆制冷压缩机 ; 工作过程 ; R134a 中图分类号 : TH455 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 987X ( 2004) 05 - 0487 - 04
d Qg dθ
・
( 2)
v g ( 5 p/ 5 T g)
1 5 h g/ 5 T g)
d Tg = dθ 1
Vg
5 hg 5 vg
Tg
5p 5 v g)
Tg
d vg dθ
L 1 :接触线泄漏 ; L 2 :泄漏三角形泄漏 ; L 3 :阴阳转子
齿顶泄漏 ; L 4 :排气端面泄漏 ; L 5 :吸气端面泄漏
g
焓 ;θ为旋转角度 ; Q 为换热量 ; c 为比热容 ; 下标 g 代表制冷剂气体 ; 下标 l 代表油 ; 下标 i 代表流入 ; 下 标 o 代表流出 . 在转子几何特性计算的基础上求得工作腔容积 随转角的数值解 , 再结合补充方程 , 可利用龙格 - 库 塔法求解上述微分方程 , 得到工作腔内气相和液相 随转角变化的状态参数 . 1. 3 补充方程 为了提高模型的精确度 , 本文在该模型中补充 了实际制冷剂状态方程 、 泄漏模型 、 热交换模型以及 排气过程模拟 . 1. 3. 1 实际气体状态方程 由于上述模型中有很 多气体状态的表述 , 因此引入了实际气体的状态方 程 , 考虑到制冷工质为 R134a , 故其的状态由下述马 丁 - 侯方程表述 5 - κT/ T c A j + B j T + Cj e RT ( 7) p = + ∑ j
螺杆制冷压缩机性能的影响 , 如喷油或泄漏等 , 而是 比较全面地考虑了螺杆制冷压缩机内的泄漏损失 、 油气混合物热交换 、 喷油和部分负荷等对压缩机工 作过程的综合影响 , 也考虑了 R134a 制冷剂本身的 特点 . 为了验证数学模型 , 录取了不同负荷工况下表 征螺杆制冷压缩机工作过程的 p - V 指示图及测试 了压缩机的宏观性能参数 . 通过比较表明 , 理论计算 与实验测试结果相符 , 所建立的数学模型能正确地反 映双螺杆制冷压缩机的工作过程特性及其宏观性能 特征 .
螺杆制冷压缩机由于具有结构简单 、 可靠性高 和振动小等一系列优点 , 已逐渐代替其他类型的压 缩机而被广泛地应用于工业制冷以及集中制冷供暖 领域 , 因此对于螺杆制冷压缩机的研究显得非常迫 切 . 经过多年的发展 , 在活塞式制冷压缩机的工作过 程研究方面已经积累了大量的经验 [ 1 ] . 本课题组结 合活塞制冷压缩机工作过程计算模拟方面的有益经 验和在螺杆压缩机工作过程方面多年深入研 究 [ 2～4 ]的成果 , 并且吸取了国外对于螺杆压缩机的 大量研究经验 [ 5～7 ] , 建立了螺杆制冷压缩机工作过 程的数学模型 . 该模型不再单一地考虑某个因素对
489
u l = u g/ s
( 13)
为[8 ]
1/ 2 εH ( 2ρ Δ ) ・( ( 1 - x ) < + M = (b a l p)
式中 : a 为空泡率 ; S 为泄漏通道的横截面积 ; s 为 滑移系数 ; x 为油气混合物干度 ; C 为流量系数 ; h 1 和 h 2 分别为气体的出口和进口比焓 ; u g 和 u l 分别 为泄漏通道内气体和油的速度 ;ρ g 和ρ l 分别为泄漏 通道内气体和油的密度 . 在本样机中 , 泄漏通道的间隙分别为 :螺杆齿间 啮合 间 隙 0 . 04 mm ; 阳 螺 杆 与 齿 顶 内 圆 间 隙 0 . 05 mm ; 阴螺杆与齿顶内圆间隙 0 . 05 mm ; 螺杆与 吸气端面间隙 0 . 4 mm ; 螺杆与排气端面间隙 0 . 05 mm . 1. 3. 3 热交换方程 压缩机工作腔的热交换主要 有油气混合物之间的热交换以及气体与机体之间的 热交换 . 工作腔内的油主要来自喷油孔口 , 喷油流量的 计算公式为 1/ 2 Δ ( 14) M l = CF ( 2ρ l p) 式中 : F 为喷油孔口的有效面积 ;Δ p 为喷油孔口两 侧压差 ; 试验测得 C 为 0 . 71 左右 . 喷入工作腔的油被不同程度地雾化 , 雾化的总 体效果可用索特尔 ( Sauter) 平均直径表示 ∞ ∞ dn dn d 32 = d3 dd d2 d d ( 15) dd dd 0 0