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涡旋压缩机是二十世纪九十年代以来倍受重视并迅速发展的一种容积式压缩机。它具有效率高,振动小,噪声低,重量轻和尺寸小等突出特点。广泛应用于制冷空调和低温冷冻领域。但现有涡旋压缩机受运行范围的约束,当蒸发器所处环境温度过低时,压缩机处在低于正常设计使用蒸发温度范围的工况条件下工作,吸气压力很低,吸气比容降低,系统单位循环量大大减少,因此压缩机的能力和效率迅速下降;当吸排气压缩比增大时,压缩机排气温度会迅速上升,压缩机的能力和效率下降到一定程度时,继续工作就没有节能效果了;而且排气温度高于一定值时,冷冻油粘度下降易导致压缩机故障,压缩机无法继续工作。
本文根据具有补气功能的涡旋压缩机的研究现状,采用理论研究和实验检验相结合的方法,对具有补气功能的涡旋压缩机的性能进行详细的研究。从具有补气功能的涡旋压缩机的工作机理出发,分析压缩机的工作过程。针对涡旋压缩机设定固定容积比以及补气压缩过程持续时间较短且容积变化较大的特点,建立包含影响压缩机性能的主要因素且适用于具有补气功能的涡旋压缩机数学模型。然后对补气口位置及尺寸进行模拟计算,推倒出具有补气功能的涡旋压缩机最佳补气口的位置,提出合理的具有补气功能的涡旋压缩机的运行模式,为具有补气功能的涡旋压缩机的理论研究提供参考依据。
在理论研究的基础上,改进现有的制冷压缩机性能实验设备,并设计出中间补气涡旋压缩机实验方案,对中间补气涡旋压缩机型号为C-SBR180H38Q(5HP机)进行全点实验。通过对实验结果的分析,验证和修正理论研究的结果和方法,揭示了具有补气功能的涡旋压缩机的运行规律。结果表明,在冷凝温度不变的情况下随着蒸发温度的降低,补气功能的涡旋压缩机样机的制冷量有所减少,但衰减的速度低于普通空调用涡旋压缩机,压缩机的输入功率有所增加,但整机能效比(COP)有所增加,而且排气温度有一定幅度的降低.根据试验结果可知:在低温工况下应用具有补气功能的涡旋压缩机比普通空调用涡旋压缩机可以更有效地提高空气源热泵产品的低温制热性能,可以作为向冬季环境温度较低的地区开发热泵产品可选的压缩机产品。
具有补气功能的涡旋压缩机产品化有助于加快我国热泵行业的发展脚步,扩大热泵产品的使用区域,顺应了国家节能减排的要求,对于促进暖通空调的可持续发展有重要意义。