变频滚动转子压缩机容积效率的频率修正方法.doc

变频滚动转子压缩机容积效率的频率修正方法
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流体机械年第卷第期
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设计计算
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变频滚动转子压缩机容积效率的频率修正方法
清华大学陈华俊马国远石文星邵双全
摘要提出了一种对变频滚动转子压缩机容积效率进行频率修正的方法,校核结
果表明该方法精度较高,能较大地提高变频压缩机模型的精度,尤其是在低频工况时的精
度。
关键词容积效率变频压缩机频率修正仿真
! 引言容积效率可发生!%# #"%#的变化,有的甚至能
达以上。图给出了日立型
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变频压缩机在额定工况下(蒸发温度为,冷
变频压缩机作为变频空调器的核心部件之./"0
凝温度为,吸气温度为,过冷度为
一,其性能特点对整个变频空调系统的性能分析 1$/$0 &1/%0
2/&0,环境温度为&1/%$)容积效率与频率的关
有着很大的影响。因此,正确地建立一个变频压
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系曲线。如图,当压缩机的运转频率从
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缩机模型是进行变频空调器仿真研究的基础。关
变化到时,容积效率由变为,其
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于变频压缩机的模型研究,至今仍以类似于定速
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变化幅度非常大,超过了&%#。因此,如果在对
压缩机的效率法为主,该方法将容积效率取为
变频压缩机进行建模时不考虑这种变化,将会产
定值,以线性改变理论输气量! 的方法来模拟
"
生较大的误差,特别是在低频区域,其误差会更
压缩机的频率变化,其本质是认为变频压缩机的
大。显然将变频压缩机的容积效率处理为一个与
容积效率是一个与频率无关的参数,但实际上,变
频率无关的量的做法是不正确的,而压缩机的制
频压缩机的容积效率不仅与运行工况有关,而且
冷剂质量流量并不是与频率成正比关系,尤其是
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与压缩机的运转频率密切相关。因此,将容
在低频区域。
积效率处理为与频率无关的参数会导致较大的误
差,尤其是在低频区域。本文就变频压缩机的容
积效率与频率的关系进行分析,提出一种对容积
效率进行频率修正的方法。
容积效率与频率的关系
"
在当前的大多数变频压缩机模型中,容积效
率被认为是与频率无关的值,由此导致的结论是
压缩机的制冷剂质量流量与压缩机的运转频率成
正比。
图! 额定工况下容积效率与频率的关系曲线
实际上,当压缩机的运转频率发生变化时,其
容积效率会发生很大的变化。实验结果表明,当
从图!中还可以发现,当压缩机的运转频率
压缩机的运行频率在许可频率范围内变化时,其在(额定频率)以下时,其容积效率随频率的
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减小而迅速下降,且频率越小,下降速率越快。当降加快,同时压缩腔压力上升加快,二者之间的泄
压缩机的运转频率超过!"#$时,其容积效率变化漏速度随频率的增大而增大。但是,由于这种泄
比较平稳,随频率的增大而缓慢上升,且频率越漏增加的速度没有频率上升的速度快,因此对于
大,上升速率越慢。每一个运转周期而言,其泄漏量实际上是变小了,
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对于某些变频滚动转子压缩机,如当运转频从而引起泄漏系数的上升。另外,随着运转频
率超过一定值后,其容积效率会随着频率的上升率的上升,每一个周期的时间缩短了,制冷剂的热
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而有微小的下降,如图所示。
% 交换时间相对缩短,换热量越来越小,从而使得进
入吸气腔的制冷剂蒸气的过热度减小,这可以很
有效地改善温度系数。总而言之,随着频率的上
升,泄漏系数和温度系数都得到逐步改善,从而使
容积效率不断提高。
当压缩机的运转频率超过额定频率后,其排
气温度随频率的上升而上升,在超过一定的频率
[%、]
后,排气温度显著增大,会加剧吸气过热的现
象,使温度系数变小。同时,压缩机的运转频率较
大时,排气阀的滞后性也较明显,随着频率的增
图额定工况下容积效率与频率的关系曲线
%
大,排气阀的关闭角迅速往后顺延,在非常高的频
(三洋&"& ’"" &")
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%
率时,关闭角甚至有可能大于,这将加剧气
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体回流,使容积系数降低。另外,当频率很高时,
频率对容积效率的影响
吸气过程的阻力损失变大,同时压缩腔内二次脉
[%、]
动的现象非常明显,这会造成容积效率的降
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一般地,压缩机的容积效率可以表示为:
低。所有这些因素的存在使得容积效率的增加速
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度随着频率的上升逐渐减小,在频率很高时甚