涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析

随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效率对机组性能有直接影响。为了设计出能够配合膨胀机高效工作的离心压缩机,需要对传统的设计方法进行一些修正。本文将质量、动量、能量守恒与射流尾迹区理论相结合,并将传统的离心压缩机相关参数推广到较低压力的范围中,提出了一种与现有的涡轮膨胀机相匹配的离心压缩机几何参数的设计方法。使用该方法为现有的膨胀机设计了对应的离心压缩机,并利用其他学者分析过的离心压缩机模型对该方法进行验证,利用计算流体力学方法(CFD)对压缩膨胀机变工况下的工作性能及对膨胀功的利用率进行模拟分析。按本方法设计的离心压缩机在设计工况下能够以高于92%的效率利用膨胀机的输出功。在变工况条件下能够以高于88%的效率利用膨胀机的输出功,并且在设计质量流量附近能够顺利运行。

基于流固耦合的全封闭往复式压缩机数值仿真及吸气舌簧阀的优化

为了考察用于制冷的小型往复式压缩机在吸排气过程中的吸气舌簧阀和排气舌簧阀的最大接触冲击力和量化吸入与排出气缸中的冷媒气体量,以某型号往复式压缩机的实际结构为基础,建立了该型号往复式压缩机的数值仿真计算模型,对其吸排气过程进行了数值仿真计算,并根据仿真计算结果对吸气舌簧阀进行了优化。研究结果表明,吸气舌簧阀优化前后与其阀座的最大接触冲击力分别为102.3 N和98.2 N,最大接触冲击应力分别为151.1 MPa和148.3 MPa,分别减小了4.1 N和2.8 MPa;优化前后一个周期内吸入气缸的气体质量分别为9.8×10^(-3)g和1.05×10^(-2)g,增加了7×10^(-4)g;优化前后吸气舌簧阀位移升程最大颤振幅值分别为1.49 mm和0.56 mm,减小了0.93 mm,吸气舌簧阀初次冲击阀座后的最大反弹位移分别为0.48 mm和0.28 mm,减小了0.2 mm。优化后,吸气舌簧阀最大接触冲击力、最大接触冲击应力和位移升程颤振幅度减小,吸入气缸的气体质量增加,结果可为提高吸气舌簧阀的使用寿命和往复式压缩机的工作效率提供有力的支撑。

空调室外机机壳模态仿真与试验研究

针对某款空调室外机机壳振动噪声大的问题,采用模态分析的研究方法对空调室外机机壳进行结构优化设计。对空调室外机机壳整体进行了不同方案的模态分析,获得整机机壳的前十阶固有频率与振型,将其与锤击法试验所测整机机壳模态结果进行了对比,结果表明:采用顶板无螺栓侧不添加约束条件的模拟方法获得的整机机壳模态更符合试验测试结果,两者误差在3%以内。在此基础上,分别对机壳各结构件进行了模态分析,获得了每一结构件的前3阶固有频率与振型,并对底板、支架关键部件提出了优化方案。通过对室外机机壳减小底板的筋的面积以及增加筋的数量优化钣金件结构,可调整整体结构的固有频率,避开压缩机工作频率以及共振现象产生,有效地改善了振动噪声大的问题。

单螺杆压缩机星轮齿内到齿侧间隙的精准供液技术研究

单螺杆压缩机具有良好的力学性能,单机容量大、结构简单、易损件少,在无油空气压缩、低温热泵、水蒸气压缩等诸多领域具有良好的应用前景。星轮齿和螺杆齿槽组成的啮合副是单螺杆压缩机的核心部件,其必须具有良好的润滑,否则易因高速滑动遭到磨损。单螺杆压缩机通常会使用喷液润滑,然而在一些特殊领域内,喷入润滑液体(如水)可能会造成排气参数降低。为减少单螺杆压缩机的喷液量同时确保可靠润滑,提出了一种星轮-螺杆啮合副精准喷液润滑构造及其设计方法,并利用FLUENT模拟了构造内部润滑水的流动和传热过程,验证了构造及设计方法的合理性,为单螺杆压缩机向高转速、水蒸气压缩机领域的发展提供了一种技术方案。

新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机特性实验研究

为促进氢燃料电池的发展,设计了一种新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机,在隔膜压缩机上膜头内部设置多个贯穿式的第一冷却流道,其与进气管和排气管在平面内相互垂直布置,进气管和排气管位于第一冷却流道之间,其中第一冷却流道包括多个冷却管路,冷却管路之间呈“米”字型排布;在下膜头靠近油腔侧的端部设置第二冷却流道,其冷却管路布置与第一冷却管路类似,从而使得隔膜压缩机膜头内部可以得到充分冷却。通过搭建的新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机实验台,对其性能进行测试,分析了压比、进气温度对其性能的影响以及环绕式冷却管路的冷却效果随冷却介质温度的变化规律。测试结果表明:隔膜压缩机的等熵效率和容积效率会随压比的增大而降低,等熵效率和容积效率最高可达65%和64%;在压比一定的工况下,排气温度随进气温度的增大而升高,且在进气温度相近的情况下,压比越大排气温度越高;环绕式冷却管路的冷却效果在压比大的工况下更显著,最高可降低184.5℃。

不同频率下缓冲罐体积对有阀线性压缩机管系压力脉动的实验研究

有阀线性压缩机是液氦温区Joule-Thomson(J-T)节流制冷机重要部件,而管系压力脉动会造成制冷机出现温度与制冷量波动,从而影响制冷机温度稳定性。针对有阀线性压缩机管系压力脉动问题,以有线性阻尼的平面波动理论为基础,采用传递矩阵法构造了有阀线性压缩机管路缓冲罐压力脉动传递模型,获得有阀线性压缩机脉动质量流量的量化表达。搭建了有阀线性压缩机管系压力脉动测试平台,讨论了压缩机运行频率与进排气缓冲罐体积对压力脉动的影响。研究结果表明:管系压力脉动与压缩机运行频率有关,随着压缩机运行频率增大,管系压力脉动增大。进排气缓冲罐均可有效抑制压力脉动,但两者的压力脉动抑制能力相互独立,且缓冲罐体积越大,压力脉动抑制效果越好。随着缓冲罐体积的增加,进气缓冲罐进口处压力不均匀度减小到164/423,排气缓冲罐出口处压力不均度减小到8/23。

冰箱压缩机活塞轻量化优化分析

在对冰箱压缩机活塞参数进行计算,对活塞材料特性进行分析的基础上,对活塞进行轻量化优化。通过建模,对优化前后的冰箱压缩机活塞进行仿真分析,得到活塞受到的侧向力和曲轴受到的作用力。对装配优化后活塞的冰箱压缩机进行寿命试验,并对优化前后的活塞进行冰箱压缩机装机测试,确认活塞轻量化优化效果良好,可以为提高冰箱压缩机效率及降低成本提供参考。

往复式压缩机试车期间故障分析及应对措施

往复式压缩机用于处理加氢装置的尾气,是加氢装置中的重要设备。针对该压缩机在试运行期间出现的阀片断裂、连杆小头衬套及管线振动大等故障,文章分析往复压缩机发生故障的原因及注意事项,并提出相应的解决方案。目前,整改后的压缩机已正常投用,连续运行至今未发生故障、管线振动值在标准以内。通过对往复压缩机的整改,解决了装置稳定运行重大安全隐患,并对同类设备试运行期间如何避免同类事故的发生,保证该机组长周期运行,提出了一些经验。

超高压往复压缩机的常见故障及处理

压缩机是输送气体并提高气体压力能的机器。在石油化工行业中,压缩机主要压缩原料气、空气或中间过程的介质气体,以满足生产工艺的需要,压缩机按其工作原理可分为速度型和容积型两种。超高压压缩机是指排气压力100 MPa以上的压缩机,通常为往复式,属于容积型压缩机的一种,目前主要应用于高压聚乙烯装置和EVA装置。文章主要总结超高压往复压缩机的常见故障,并介绍处理方法。

螺杆压缩机补气系统在冷链物流库中的综合利用

本文介绍了一种利用螺杆压缩机补气负荷制取低温载冷剂,为穿堂等高温度低负荷用冷场所提供冷源的工程设计经验。采用本文设计方式,单台机组可以同时为高低温两套制冷系统制冷,有效减少制冷机组数量,提高系统整体运行效率,达到降低初投资、低充注、节能减排的目的。

压缩机控制系统中自动化技术的应用分析

根据压缩机普遍存在的故障率高、自动化程度低等问题,设计了采用PLC与MCGS工控组态的往复式压缩机自动控制器,实现PID变频控制系统的功能。相比于传统的机械控制器,该系统大大提高了压缩机自动化程度,增加了设备工作过程中的稳定性,可以满足现代企业对压缩机自动化的应用要求。

往复式压缩机动平衡分析

低频噪声问题是冰箱市场噪声客诉案例中非常常见的一类问题,这类问题的大部分原因是压缩机与冰箱底板的共振,而产生共振的激励源大部分为压缩机运转时的不平衡惯性力,对往复式压缩机进行动平衡优化设计,可以显著降低其运转时的不平衡惯性力,进而改善冰箱系统的低频噪声。基于某种定频往复式压缩机,将其曲轴-连杆-活塞系统简化成曲柄连杆机构,对机构进行动力学分析,推导了不平衡惯性力的理论公式并对往复方向与铭板方向的惯性力特征进行说明。依据不平衡惯性力的理论公式,开发了专用的往复式压缩机动平衡设计软件,该软件可以实现计算不同配平方案的往复惯性力曲线以及计算最优配平质量的功能;针对这一软件,提出了无量纲因数法对软件计算值与试验值进行对比,结果表明两者的误差水平满足工程应用的要求。

常用冷水机组的性能特征和选型案例分析

根据厂家提供的变频螺杆式、定频离心式、变频离心式和磁悬浮离心式冷水机组的全负荷、变冷凝器进水温度性能系数曲线,分析各类冷水机组的节能特性,并提出其适用场所。以长沙市某综合商业体项目为例,设计3种常用的冷源配置方案,分别以变频螺杆式冷水机组和磁悬浮离心式冷水机组调节部分负荷,根据初投资、运行费用、投资回收期、全寿命周期运行成本和碳减排量等对比方案,提出优化建议。

一例工业空调使用故障的诊断和排除

工业空调在昼夜温差较大地区使用时,容易出现由于温差大,导致空调内制冷剂迁移而发生的压缩机液击故障。本文从该类故障的发生原因和改善进行了分析和说明,对该类地区使用该类型空调产品的用户和生产者提供了一种解决该类故障的参考。

发热件对压缩机过载保护器寿命影响研究

过载保护器在制冷压缩机发生异常工况时提供有效的安全保护,发热件为制冷压缩机过载保护器的主要部件,在多次动作后易出现翘起、变形等问题,影响过载保护器使用寿命。针对上述问题,研究不同结构、材质发热件对过载保护器性能参数及使用寿命的影响。采用双M型镍铬电热片代替原有M型铁铬电热丝作为发热件,通过实验测试表明,在不影响过载保护器性能参数的情况下,使用镍铬电热片作为发热件,抗通电变形能力获得明显提升。

智能化技术在离心压缩机控制中的应用分析

在我国现代化科学技术全面发展的推动下,我国工业制造生产水平不断提高,各类新型机电设备层出不穷,在这当中涵盖了工业设备、公用设备以及民用设备等等,在较大程度上影响了广大人民群众的生活品质,同时也与社会经济发展息息相关。在现代化的机电设备当中,压缩机控制系统发挥着重要的作用,直接关乎着机电设备的运行稳定性和安全性,在当前的工业生产事业当中得到了全面的普及和应用,相关技术员要采用有效措施有效保障压缩机控制系统运行的稳定性和可靠性。

双螺杆制冷压缩机排气压力脉动特性的实验研究

为研究一台冷水机组用双螺杆制冷压缩机的压力脉动特性,本文测录了压缩机压缩及排气过程的瞬态压力变化,解析其压力脉动频域特性,研究了运行转速和冷凝温度对压力脉动特性的影响,对比了压缩机采用变频与变滑阀两种容量调节方式在相同制冷量下的压力脉动、噪声和热力性能。研究结果表明:压缩腔压力脉动来源于转子工作容积内压力周期性升高,并受齿间多通道泄漏过程的影响;排气腔压力脉动来源于工作容积与排气腔的周期性连通与脱开,受排气压力及气体质量流量等因素影响。随着转速的升高,排气腔压力脉动从转速为1380 r/min时的58.6 kPa升至4200 r/min时的141.0 kPa。随着冷凝温度的升高,压力脉动幅值从34℃时的132.0 kPa升至57℃时的314.0 kPa。在相同制冷量下与容调滑阀相比,双螺杆制冷压缩机采用变频的容量调节方式在压力脉动、噪声和热力性能方面均具有显著优势,压力脉动降低54.6%以上,噪声值下降2.9 dB(A)以上,COP提升5.5%以上。

不同形貌碳基纳米材料的添加对冷冻机油摩擦学性能的影响

在冷冻机油中添加零维球形富勒烯(CB)、一维碳纳米管(CNTs)、二维层状石墨烯(GE)3种不同形貌的碳基纳米材料制备纳米冷冻机油,研究了在含不同质量分数(0.01%~0.10%)碳基纳米材料冷冻机油润滑条件下钢球-钢盘摩擦副的摩擦因数以及钢盘磨损行为。结果表明:随着碳基纳米材料添加量的增加,平均摩擦因数呈先降低后升高的趋势,磨损体积基本呈先升后降再升的趋势。当零维球形CB、一维CNTs、二维层状GE的质量分数分别为0.02%,0.05%,0.02%时,摩擦副的平均摩擦因数最小,分别比纯冷冻机油润滑条件下减小了约10%,12%,12%,零维球形CB降低摩擦因数的能力较弱,而一维CNTs和二维层状GE的能力较强,且较低含量二维层状GE可以达到较高含量一维CNTs的减摩效果。当零维球形CB、一维CNTs、二维层状GE的质量分数分别为0.02%,0.03%~0.05%,0.02%~0.05%时,磨损体积均最小,分别比纯冷冻机油润滑条件下减小了约59%,8%,36%。二维层状GE的综合减摩效果最佳,在添加GE的冷冻机油润滑条件下摩擦副的摩擦因数变化最平稳,磨损体积较小。

基于FSI模型的线性压缩机排气阀颤振与回流特性

针对线性压缩机阀片的颤振加剧阀片的疲劳失效,影响压缩机性能和工作寿命问题,采用三维流固耦合(FSI)模型对线性压缩机排气阀片开启、关闭过程进行了的模拟,研究了压缩机的工作压比、活塞运行频率对阀片颤振周期和阀片回流的影响。研究结果表明:FSI方法能够有效地预测阀片颤振与阀片的回流,并得出了预测阀片颤振周期与活塞运行频率之间的经验关联式。研究结论可为直线压缩机阀片的实际应用提供理论依据。

直线压缩机盘簧理论与试验研究

谐振系统是实现直线压缩机往复运行的关键部件,而用于斯特林制冷机的板弹簧,轴向刚度低、成本高,并且在大振幅运行时易发生疲劳断裂,不适用于大制冷量的民用制冷领域。针对以上问题,设计了一款圆柱臂螺旋盘簧(以下简称盘簧),并基于能量守恒法和莫尔积分法分别建立了盘簧的轴向和径向刚度理论模型,并通过试验验证了理论模型的误差小于6.88%;对装配有盘簧的动磁式直线压缩机进行测试,结果表明,在压缩机动态运行中,所设计盘簧能够保持轴向刚度的恒定,并在一定程度上对活塞起到径向支撑作用,使活塞与气缸之间的阻尼比为0.104 7。最后,对具有相同外径的板弹簧和盘簧进行了相比,得到盘簧的固有频率是板弹簧的1.56倍,最大等效应力可降低41.2%。在达到相同疲劳寿命时,盘簧允许的最大振幅是板弹簧的1.53倍,验证了盘簧在直线压缩机上的应用是可行的。