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近些年來，對壓縮機的準二級壓縮循環(huán)研究較多。作為一種技術上可行、實現(xiàn)較容易的技術方案，對改進固定容積比的壓縮機在偏離設計工況時制熱（制冷）量不足、壓縮機效率降低有明顯的效果。對螺桿壓縮機的準二級壓縮循環(huán)進行了分析，提出了補氣口的設計方法及壓縮功的計算方法。對渦旋壓縮機的準二級壓縮循環(huán)進行了研究，指出在保證制熱量及性能系數(shù)前提下，準二級壓縮熱泵循環(huán)可在低溫環(huán)境中長期運行。英國的研究者對二氧化碳作為工質(zhì)的滾動活塞式壓縮機的準二級壓縮循環(huán)進行了分析，并搭建了試驗臺13.依據(jù)外界環(huán)境溫度的變化及制冷（制熱）量的需求，以改善機組循環(huán)特性為目的，可以用不同型式的壓縮機構(gòu)造準二級壓縮循環(huán)，增加或減少壓縮機內(nèi)工質(zhì)流量，改變制熱或制冷量，提高壓縮機運行穩(wěn)定性，形成不同的蒸發(fā)溫度等。文中對常用的幾類制冷壓縮機的準二級壓縮構(gòu)造方法及其系統(tǒng)的循環(huán)特征進行分析。

　　基金項目乍者簡介國家自然科學基金（50776001）1準二級壓縮循環(huán)型式準二級壓縮循環(huán)的型式有過冷器系統(tǒng)（a）閃發(fā)器系統(tǒng)（b）過冷儲液器系統(tǒng)（c）以及噴射器系統(tǒng)（d）相比較而言，閃發(fā)器系統(tǒng)補入的氣態(tài)制冷劑較過冷器系統(tǒng)及過冷儲液器系統(tǒng)更接近飽和狀態(tài)，因此對系統(tǒng)性能改進程度更佳，只是設計閃發(fā)器系統(tǒng)時對兩級節(jié)流部件的匹配要求較高。帶噴射器的系統(tǒng)利用了補氣管路中制冷劑的壓力能，對被引射流體進行了預壓縮，在更大程度上增加了壓縮機排氣量并改善了壓縮機的效率。實驗研究表明，帶噴射器的系統(tǒng)較過冷儲液器系統(tǒng)好141. 2不同型式壓縮機的準二級壓縮循環(huán)2.1活塞式壓縮機活塞式壓縮機的準二級壓縮循環(huán)見。活塞式壓縮機的補氣口可設在活塞氣缸的頂端或內(nèi)壁的某一位置，這決定于補氣的目的。當補氣口設置在氣缸頂端時，低溫低焓值的（液態(tài)或兩相）制冷劑從活塞式壓縮機的頂端噴入到壓縮機腔內(nèi)，可以冷卻氣缸，降低制冷劑溫度并彌補壓縮機的吸氣不足15.當補氣的目的是為了形成多個蒸發(fā)溫度時，補氣口的位置則可設在氣缸壁的某一個位置。其工作過程如下，活塞由外止點向內(nèi)止點運動，吸入低壓制冷劑蒸汽，在此期間補氣孔口被活塞覆蓋。當活塞運動到接近內(nèi)止點位置時，中間補氣孔開始被打開，中間壓力氣體進入氣缸，其壓力高于汽缸內(nèi)原有吸氣壓力，在中間壓力氣體進入氣缸的瞬間，吸氣閥關閉，活塞繼續(xù)向內(nèi)止點運動，到達內(nèi)止點后向外止點運5動中間補氣過程繼續(xù)進行。過程中補氣孔重新被活塞所覆蓋，中間補氣過程結(jié)束。

　　實驗表明，不同的制冷劑及不同的蒸發(fā)溫度下，對制冷系數(shù)COP的改進程度不盡相同。提高COP較為明顯的制冷劑是R717及R115，而R12、R22與R502相對普通單級壓縮循環(huán)則是下降的。

　　對采用補氣的雙溫冰箱進行了理論與實驗研究（b）利用中間補氣的方法使冰箱制冷系統(tǒng)有高低兩種蒸發(fā)溫度，從而減小了溫差及傳熱過程的不可逆損失。實驗表明，在環(huán)境溫度為25°C和32°C時，用于冰箱的二次進氣壓縮機無論用R12或混合制冷工質(zhì)R22/R142b都有明顯的節(jié)能效果，在制取低溫及省電1活塞壓縮機2冷凝器3儲液器4毛細管5換熱器6.高溫蒸發(fā)器7低溫蒸發(fā)器活塞式壓縮機的準二級壓縮循環(huán)活塞式壓縮機補氣最大的問題是補氣管路上間歇開啟閥門的設計與控制，因為活塞式壓縮機的吸排氣是周期性的，補氣的時機不好會嚴重影響壓縮機的正常工作。

　　2.2螺桿式壓縮機螺桿式壓縮機具有單向吸排氣的工作特征，因此，將其系統(tǒng)設計成準二級壓縮系統(tǒng)較為方便。為此，在螺桿式壓縮機的齒槽與吸氣口脫離處增設補氣孔。工作過程為，吸氣終了基圓容積封閉一段時間后與補氣口接通，中間補氣孔隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)逐步開大，充氣量逐漸增加，腔內(nèi)壓力逐漸增高，補氣壓差變小，補氣量也減小，直到補氣過程結(jié)束。通過分析中壓充氣過程及混合增壓過程的一些主要損失，可以找到能獲得較為理想過程的相關參數(shù)和最佳補氣口通道的幾何特性量。目前流行的最佳進氣位置的觀點是使進氣混合之后的壓力等于循環(huán)中壓力。也有人認為，運行中的熱泵循環(huán)工況將受到各能力上4混合工質(zhì)盧22‘R142b較良好ecttodcPublishi種隨機因素的影g1響5s所謂最佳補氣點應表Si最佳區(qū)域。

　　補氣孔開設時應注意：①流通截面盡量滿足中壓進氣等熵流動。②在基元容積脫離中壓補氣孔口后停止補氣。③基元容積內(nèi)的混合壓力不大于中壓。中壓補氣按等熵過程噴入螺桿機基元容積內(nèi)，所產(chǎn)生的動能沿螺桿機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的切線方向，可逆地進入螺桿機中壓區(qū)，以利于實現(xiàn)能量的有效轉(zhuǎn)換。

　　增設經(jīng)濟器后，使得經(jīng)過該容器大量的制冷劑液體得到冷卻，過冷度變大，增加了系統(tǒng)的制冷量，而中間補氣過程引起的壓縮功增加比制冷量增加得少，提高了系統(tǒng)的制冷系數(shù)。過冷效益的大小同工質(zhì)性質(zhì)及工況有關，在相同工況下，液體比熱小，氣化潛熱也比較小的工質(zhì)過冷效益最大。R502、R12、R22和R717相比，R502最好，其次是R12R22和R717較差。設經(jīng)濟器后，同一壓縮機在t=―35Ktk=35°C工況下，采用制冷劑R717制冷量可提高22%左右。若采用制冷劑R22在to單位功率制冷量提高7%~30%. 2.3渦旋式壓縮機渦旋式壓縮機1905年由法國人Creux取得專利，經(jīng)歷20世紀初幾十年的沉寂后開始迅速發(fā)展起來。其具有效率高（吸壓排氣連續(xù)單向進行，容積效率大于95%）、力矩變化小、振動小、噪聲低及結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。目前的小型家用空調(diào)（1~15kW）大多數(shù)采用渦旋式或滾動活塞式壓縮機。渦旋壓縮機結(jié)構(gòu)比較復雜，因此其補氣涉及了更多的內(nèi)容。渦旋機的渦旋盤及補氣孔開設區(qū)域見。

　　渦旋壓縮機的吸氣、壓縮、排氣3個工作過程連續(xù)單方向進行，補氣的開始和結(jié)束隨著渦旋盤的旋轉(zhuǎn)而自動打開或關閉。研究表明：①獲得最大制熱能，補氣孔開在吸氣腔剛剛閉合的位置較為適宜。②壓縮機的功耗及制熱量隨補氣壓力的增大而增大，在某一中間壓力下可以獲得最大值熱量及較佳制熱性系數(shù)。

　　同普通機組相比，蒸發(fā)溫度一25°C時，準二級壓縮系統(tǒng)制熱量可提高20%，COP可提高14%；蒸發(fā)溫度一20°C時，準二級壓縮系統(tǒng)制熱量可提高14%~20%，COP可提高6%~8%，并將排氣溫度控制在130°C以下，以保證機組安全運轉(zhuǎn)。

　　2.4滾動活塞式壓縮機滾動活塞式壓縮機也是目前小型空調(diào)的主要機型之一。由定子及偏心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成，每旋轉(zhuǎn)1圈，壓縮機進行一次完整的吸氣與排氣過程。補氣口開設的位置及補氣壓力決定了補入或釋放工質(zhì)的質(zhì)量。滾動活塞式壓縮機補氣位置見。

　　工質(zhì)噴入量/釋放量隨壓縮機轉(zhuǎn)角的變化見?？梢钥闯?，噴入量隨滾動活塞的旋轉(zhuǎn)角度增大而減小，原因是隨著旋轉(zhuǎn)角度的增加，腔內(nèi)氣體的壓力增大，噴入工質(zhì)與腔內(nèi)工質(zhì)的壓力差減??；釋放量隨滾動活塞的旋轉(zhuǎn)角度增大而增加，原因是隨著旋轉(zhuǎn)角度的增加，腔內(nèi)氣體的壓力增大，增大了腔內(nèi)工質(zhì)與釋放工質(zhì)間的壓力差。壓縮機的功耗與腔內(nèi)工質(zhì)量有密切關系，當室外溫度上升至某一值時，壓縮機進行放氣壓縮，引起壓縮機功耗大幅度下降。

　　縮循環(huán)，它隨外界環(huán)境的變化調(diào)節(jié)容量。冬季進行制熱循環(huán)時，若外界環(huán)境溫度很低，工質(zhì)循環(huán)量不足導致制熱量不足及壓縮機的等熵效率降低，壓縮機進行補氣循環(huán)，可保證制熱性能系數(shù)不降低并提高制熱量；夏季進行制冷循環(huán)時，若外界環(huán)境溫度較低，室內(nèi)冷負荷減小，偏離了制冷循環(huán)的最佳工況，系統(tǒng)不再要求壓縮機很大的工質(zhì)循環(huán)量，則壓縮機進行釋放循環(huán)，保證壓縮機在低負荷狀態(tài)連續(xù)運行。

　　2.5離心式壓縮機正常工況下氟里昂離心制冷機一般為單級，獲得更低溫度時常采用兩級以上葉輪。為提高循環(huán)效率，采用中間補氣的準二級壓縮循環(huán)，見。

　　離心式壓縮機的補氣口要設在兩級葉輪的中間，因此補氣口的數(shù)目也就比級數(shù)少1.當級數(shù)大于等于3時，可形成多個經(jīng)濟器的循環(huán)（b）―般蒸發(fā)溫度在一7°C以上可用二級葉輪，在一23°C以上用三級葉輪，在一40~―45°C以上用四級葉輪，采用相應級減1的補氣循環(huán)。補氣回路的閃發(fā)和制冷厲補通開設的位溫要制熱性―蒸汽在封閉的罐內(nèi)吸熱使得進入節(jié)流閥的液吸氣口滾動活塞式壓縮機的補氣位置1吸氣口2離心壓縮機3排氣口7%除此之外，中間補氣循環(huán)還可以降低噪聲，消除低負荷的喘振問題，延長機組使用壽命。

　　對活塞式、螺桿式、渦旋式、滾動活塞式及離心式等5種不同類型制冷壓縮機的準二級壓縮循環(huán)過程分析結(jié)果如下：①各種壓縮機補氣的準二級壓縮循環(huán)適應了工作環(huán)境的變化，使壓縮機在偏離設計工況時的效率下降、供熱（制冷）量不足的狀況得到明顯改善，只需對原有機組進行簡單改造，改造后性能穩(wěn)定，易于實現(xiàn)。②應根據(jù)不同類型壓縮機本身的結(jié)構(gòu)及工作特征，對準二級壓縮循環(huán)補氣口參數(shù)（大小、形狀、位置）進行設計，同時結(jié)合系統(tǒng)特征及工作目的確定補氣參數(shù)，選擇合理的循環(huán)型式。