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2005年度“高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金）渦旋壓縮機(jī)是本世紀(jì)70年代末發(fā)展起來(lái)的一種新型高效的容積式壓縮機(jī)，它克服了以往壓縮機(jī)存在的許多缺陷，具有能耗低、振動(dòng)小、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。隨著能源危機(jī)的曰益加劇，研究開(kāi)發(fā)新一代節(jié)能高效的渦旋壓縮機(jī)勢(shì)在必行。本文在傳統(tǒng)的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加了液體制冷劑注入這一環(huán)節(jié)，并分析了這一過(guò)程對(duì)壓縮機(jī)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)存在著制冷劑蒸汽和制冷劑液體，注入的制冷劑液體根據(jù)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)。在控制容積中，吸入制冷劑氣體、注入制冷劑液體、排出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(jī)缸體的普遍模型以控制容積為研究對(duì)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)率；hgm-流入蒸氣的比焓；hg-氣體的比焓；vg-氣體的比容。

　　控制容積的體積改變方程為：U-制冷劑流動(dòng)的速度，D-吸氣通道的直徑，-導(dǎo)熱系數(shù)，v-動(dòng)粘度，Pr-制冷劑雷諾數(shù)。

　　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積的總和。

　　熱傳遞系數(shù)。

　　公式推導(dǎo)出：制冷劑的性質(zhì)根據(jù)吸氣和排氣過(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；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(shù)，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(jì)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(shù)。

　　3，通過(guò)熱交換提高制冷劑的過(guò)冷溫度。油的循環(huán)由齒輪泵驅(qū)動(dòng)，油的粘性由粘度計(jì)測(cè)量。通過(guò)蒸發(fā)器的制冷劑流動(dòng)率由Coriolis型流量計(jì)測(cè)壓縮機(jī)功率與注入率的關(guān)系注：壓縮機(jī)功率；LR-注入率為R%時(shí)的壓縮機(jī)功率。

　　4吸入質(zhì)量流動(dòng)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(jì)測(cè)量。壓縮機(jī)吸排氣壓力由壓力計(jì)測(cè)量，排氣溫度由熱電偶測(cè)量隨著注入率的增加，排氣溫度呈線性降低，如所示，這說(shuō)明了制冷劑注入階段所發(fā)生的熱傳遞對(duì)排氣溫度影響很大，從而驗(yàn)證了理論模型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(shì)，如所示。但是，由于壓縮機(jī)功率的增加，引起壓縮機(jī)絕熱效率逐漸降低，這種趨勢(shì)如所示。然而，隨著注入率的增加，從渦旋壁到制冷劑的熱傳遞過(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(shì)。

　　隨著注入率的增加，油的溫度降低，油的溶解性增加，如所示。油的大量溶解又引起油的粘性大大降低，如所示，這將增加壓縮機(jī)的機(jī)械損失。從實(shí)驗(yàn)中可觀察到，在較高注入率范圍內(nèi)，油中出現(xiàn)泡沫并且油從密閉容器中滲出，這將降低壓縮機(jī)的可靠性。

　　液體制冷劑注入渦旋壓縮機(jī)這項(xiàng)技術(shù)，能夠有效的降低壓縮機(jī)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(xiàng)技術(shù)值得我們深入研究與完善。