渦旋制冷壓縮機(jī)變工況特性數(shù)值研究.pdf

1、渦旋壓縮機(jī)具有高效、節(jié)能、低噪、體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于制冷、空調(diào)、動(dòng)力工程、交通運(yùn)輸?shù)缺姸囝I(lǐng)域。隨著渦旋壓縮機(jī)工作環(huán)境的變化和流量調(diào)節(jié)的需要，其經(jīng)常在變工況下運(yùn)行。近年來，人們對(duì)于渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)分布的研究比較多，但是對(duì)于變工況下流場(chǎng)變化的分析說明較少。因此，本文應(yīng)用數(shù)值模擬軟件PumpLinx分別對(duì)變壓比、變轉(zhuǎn)速工況下的渦旋壓縮機(jī)進(jìn)行了模擬計(jì)算。通過模擬結(jié)果對(duì)渦旋壓縮機(jī)的流場(chǎng)變化進(jìn)行了詳細(xì)的說明，并得

2、到了壓比、轉(zhuǎn)速對(duì)渦旋壓縮機(jī)性能的影響規(guī)律。
　　為研究變工況下渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的變化規(guī)律，首先對(duì)制冷劑在蒸發(fā)溫度為7.2℃，壓縮機(jī)吸排氣壓力分別為0.625MPa、1.6446MPa，轉(zhuǎn)速2880r/min下渦旋壓縮機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析說明。研究結(jié)果表明：渦旋壓縮機(jī)腔內(nèi)壓力分布較均勻，溫度分布不均勻，出口溫度具有波動(dòng)性；在吸氣口以及壓縮腔、排氣腔內(nèi)出現(xiàn)渦，在間隙處出現(xiàn)最大泄漏速度；進(jìn)出口質(zhì)量流量出現(xiàn)波動(dòng)性，動(dòng)盤轉(zhuǎn)角0°位

3、置下進(jìn)口質(zhì)量不為0。
　　在轉(zhuǎn)速2880r/min下，通過改變進(jìn)口壓力控制內(nèi)壓比，本文對(duì)五種變壓比工況下的渦旋壓縮機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬，五種工況均為欠壓縮工況。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明：欠壓比工況下，隨著壓比的降低，渦旋壓縮機(jī)腔內(nèi)壓力達(dá)到排氣壓力的角度逐漸靠近排氣角，排氣腔與壓縮腔之間的泄漏速度隨著壓比的降低而降低。進(jìn)出口質(zhì)量流量波動(dòng)性較為明顯，且隨著壓比的降低而增加。輸入功與容積效率不受壓比變化的影響，動(dòng)盤扭矩、制冷量和COP隨著壓比的降低而

4、升高。由此說明，欠壓比工況下，壓比的降低可以改善渦旋壓縮機(jī)的性能。
　　轉(zhuǎn)速作為調(diào)節(jié)渦旋壓縮機(jī)排量的重要參數(shù)，對(duì)渦旋壓縮機(jī)性能的影響至關(guān)重要。本文對(duì)進(jìn)出口壓力分別為0.625MPa、1.6446MPa下的渦旋壓縮機(jī)進(jìn)行變轉(zhuǎn)速數(shù)值模擬，得到以下結(jié)論。在1080r/min～4320r/min范圍內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)速的升高，腔內(nèi)最大壓力逐漸升高，對(duì)稱腔內(nèi)壓力不平衡性逐漸增大，腔內(nèi)壓力達(dá)到排氣壓力的角度逐漸增大但仍小于排氣角，說明渦旋壓縮機(jī)處于過

5、壓縮工況。間隙處最大泄漏速度、腔內(nèi)流速、進(jìn)出質(zhì)量流量均隨著轉(zhuǎn)速的升高而增大，制冷量與輸入功也隨轉(zhuǎn)速的升高而增大。轉(zhuǎn)速低于2880r/min，隨著轉(zhuǎn)速的升高，排氣溫度逐漸降低，容積效率快速升高；轉(zhuǎn)速高于2880r/min，隨著轉(zhuǎn)速的升高，排氣溫度變化較小，容積效率緩慢增大。由于排氣損失隨轉(zhuǎn)速的升高而迅速增大造成耗功增大，COP隨轉(zhuǎn)速的增大先升高后降低，存在最佳轉(zhuǎn)速。
　　因此，在渦旋壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)選擇合理的轉(zhuǎn)速與壓比工況，使渦