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2005年度“高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金）渦旋壓縮機是本世紀70年代末發(fā)展起來的一種新型高效的容積式壓縮機，它克服了以往壓縮機存在的許多缺陷，具有能耗低、振動小、體積小、重量輕等優(yōu)點。隨著能源危機的曰益加劇，研究開發(fā)新一代節(jié)能高效的渦旋壓縮機勢在必行。本文在傳統(tǒng)的壓縮機結(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缸體的普遍模型以控制容積為研究對象，其分析模型見所示，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-制冷劑流動的速度，D-吸氣通道的直徑，-導(dǎo)熱系數(shù)，v-動粘度，Pr-制冷劑雷諾數(shù)。
在壓縮過程中，制冷劑從吸氣過程，壓縮過程和排氣過程中吸收熱量，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)吸氣和排氣過程的平均壓力條件確定。
液體制冷劑從注入通道到進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)量流動率；Gio-流出液體的質(zhì)量流動率。
2.2熱量流動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態(tài)的過程中，熱量按下列幾個公式計算。2.2.1吸氣過程從制冷劑吸氣通道進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，通過熱交換提高制冷劑的過冷溫度。油的循環(huán)由齒輪泵驅(qū)動，油的粘性由粘度計測量。通過蒸發(fā)器的制冷劑流動率由Coriolis型流量計測壓縮機功率與注入率的關(guān)系注：壓縮機功率；LR-注入率為R%時的壓縮機功率。
4吸入質(zhì)量流動率與注入率的關(guān)系注：G-吸入的質(zhì)量流動率；Gr-注入率為R°%時的質(zhì)量流動率。
量，流入制冷劑注入通道的流量由橢形流量計測量。壓縮機吸排氣壓力由壓力計測量，排氣溫度由熱電偶測量隨著注入率的增加，排氣溫度呈線性降低，如所示，這說明了制冷劑注入階段所發(fā)生的熱傳遞對排氣溫度影響很大，從而驗證了理論模型中注入階段的熱傳遞模型是正確的。
從。此時壓縮功率呈增大趨勢，如所示。但是，由于壓縮機功率的增加，引起壓縮機絕熱效率逐漸降低，這種趨勢如所示。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，這將增加壓縮機的機械損失。從實驗中可觀察到，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，這將降低壓縮機的可靠性。
液體制冷劑注入渦旋壓縮機這項技術(shù)，能夠有效的降低壓縮機的排氣溫度，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)值得我們深入研究與完善。
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