螺杆制冷压缩机压缩比的最佳设计分析.docxVIP

螺杆制冷压缩机压缩比的最佳设计分析刘杰徐文轩赵岩(大连冷冻机股份有限公司大连116033)就螺杆制冷压缩机容积比的变化作了分析计算,通过试验进一步确定最佳压缩比,从而为螺杆制冷机的设计提供依据。关键词:螺杆制冷压缩机压缩比容积比填塞比排气角设计分析概述螺杆制冷压缩机的容积比直接影响着机器运转的经济性。螺杆制冷压缩机具有固定的内容积比,即固定的内压缩比,这是它有别于容积型活塞式压缩机的主要特点。螺杆式制冷压缩机的外压缩比与内压缩比可以相等,也可以不等,这要取决于压缩机的实际运转工况与设计工况是否相符,一般力求内压缩比与外压缩比相等或接近,以使螺杆制冷压缩机获得较高效率。图1中阴影面积表明多耗功。1螺杆制冷压缩机是一种容积式压缩机,压缩比的变化是靠一对阴、阳转子在旋转过程中齿槽容积的减少来实现的。螺杆制冷压缩机不同于活塞式制冷压缩机,它存在内压缩比与外压缩比之分,所以在设计螺杆制冷压缩机时,力求内压缩比等于外压缩比,这时螺杆制冷压缩机的效率最高,否则将引起功耗增加。111螺杆制冷压缩机的内容积比螺杆制冷压缩机的内容积比决定于排气口的形状和大小,而排气口包括两个部分,即轴向排气口和径向排气口,其中轴向排气口为固定部分,一般设置在排气端座上,径向排气口设置在滑阀上,并且可以进行调整,因而可以根据具体的使用工况选用一种滑阀来满足一定的内容积比。112螺杆制冷压缩机的性能与内容积比的关系气体在螺杆制冷压缩机内部因容积缩小所达到的压力,即压缩机的工作容积与排出孔口相连通之前(包括连通瞬时)的工作容积内气体的压力,称为内压缩终了压力。内压缩终了压力与吸入压力之比称为内压缩比。而排气管道内部压力(背压力)称为外压力。它与吸入压力之比为外压缩比。压缩比的设计计算2螺杆制冷压缩机的内压缩过程是由于齿槽容积减少形成的。所以,首先研究转子齿槽容积的变化,再确定压缩比与容积比的关系。211用填塞法计算容积比螺杆制冷压缩机的转子在旋转过程中,当旋转到图2的位置时,我们来考查一对齿间容积1和1′,如在吸入端阴转子的齿刚要侵入阳转子的齿间容积,而尚未侵入的瞬时,阳转子也尚未侵入阴转子的齿间,这时阴、阳转子的齿间容积1和1′在吸入端并没有缩小,但是阳转子的齿间容积1在排出端由于前次被压缩的气体并没有完全被排出齿间容积1,还有转角为60°占据着齿间1的一部分容积,这个被占据的容积随着转子的旋转而低温与特气N4401998图1设计条件跟压缩机运转条件的关系图3?1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.低温与特气N4199841图4图5侵占面积与阳转子转角的关系逐渐缩少,以致完全被排到排出端。现在来具体计算容积变化,当阳转子每转5°时计算一次在吸入端面型线上阴转子齿遮盖阳转子齿间1的面积,以及阳转子侵入阴转子齿间1′的面积。请参看图2、图3、图4。用阳转子转角1作为横座标,分别将阴、阳转置,测得阴转子齿遮盖阳转子齿间1的面积F1(35°)为814mm2(图3的斜线阴影部分),同时又测得阳转子遮盖阴转子齿间1′的面积(35°)为018mm2(图3的格线阴影部分)。F2这时候阳转子的齿间1前端排气。本计算发现当1=25°时齿间1才正式开始压缩。根据实际设计要求,为使压缩机吸气更加充分,封闭截面尚需延迟一个角度Η=19°。当1从125°到300°的转角变化过程中,阴转子齿遮盖阳转子齿间1的面积全部为f10子互相遮盖的面积F1(1)和F2(1)作为纵座标描出诸点,折线,参看图5。并顺次用直线段描出连续图3中1=Β01=35°时的转子瞬时的位?1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.低温与特气1998N442(f10=30135cm2),而阳转子遮盖阴转子齿间1′的面积全部为f20(f20=21134cm2)。(90°)等,当1=425°时,则阴转子齿遮盖阳转子齿间1的面积为f10-F1=f10-f10=0(125°)当1300°时,阴转子齿遮盖阳转子齿间1的面积又只是f10的一部分。但不必重新做复杂的计算,根据非对称齿形,当1=335°图5中(a)、(b)图反映了阴、阳转子相互侵占遮盖面积情况,(c)图表达了一对齿间1和1′的容积被占据去的容积Wz(1)关于转角1函数的变化曲线,由图可以得到下面计算公式。时,阴转子齿遮盖阳转子齿间1的面积为f10F1(35°),阳转子齿遮盖阴转子齿间1′的面-积为f20-F2(35°),当1=390°的瞬时位置,阴转子齿遮盖阳转子齿间1的面积为f10-F1425°11T1T1T120∫0F1(Υ1)dΥ+20∫0F2(Υ)dΥ+20∫