液体制冷剂注入的制冷涡旋压缩机特性的研究

　　2005年度“高等学校博士学科点专项科研基金）涡旋压缩机是本世纪70年代末发展起来的一种新型高效的容积式压缩机，它克服了以往压缩机存在的许多缺陷，具有能耗低、振动小、体积小、重量轻等优点。随着能源危机的曰益加剧，研究开发新一代节能高效的涡旋压缩机势在必行。本文在传统的压缩机结构基础上，增加了液体制冷剂注入这一环节，并分析了这一过程对压缩机的热力行为所产生的影响。从理论和。这样在压缩腔中，同时存在着制冷剂蒸汽和制冷剂液体，注入的制冷剂液体根据此时压缩腔中压力，一部分可汽化形成蒸汽，另一部分仍是液体状态。在控制容积中，吸入制冷剂气体、注入制冷剂液体、排出制冷剂以及在制冷剂与涡旋壁之间发生的热交换都是动态存在的，它们之间的热量交换关系将在下文阐述。

　　2.1制冷剂注入的压缩机缸体的普遍模型以控制容积为研究对象，其分析模型见所示，在控制容积中，制冷剂蒸汽的质量mg和制冷剂液体的质量ml同时存在，从蒸汽制冷剂到液体制冷剂传递的热量为Q，涡旋壁和液体制冷剂之间的传热为Qw，涡旋壁和气体制冷剂之间的传热为Qw，液体制冷剂的蒸发量为。其能量守恒方程和质量守恒方程为：730050兰州市兰州理工大学石油化工学院蒸气的比焓；Ggm-注入蒸气的质量流动率；hgm-流入蒸气的比焓；hg-气体的比焓；vg-气体的比容。

　　控制容积的体积改变方程为：U-制冷剂流动的速度，D-吸气通道的直径，-导热系数，v-动粘度，Pr-制冷剂雷诺数。

　　在压缩过程中，制冷剂从吸气过程，压缩过程和排气过程中吸收热量，在压缩室中，从涡旋壁传给制冷剂的热量由下式表示：T-制冷剂温度，Twt压缩室壁的温度，Awt热传递面积，即吸气腔和压缩腔中，涡旋壁外围面积和涡旋上下表面积的总和。

　　热传递系数。

　　公式推导出：制冷剂的性质根据吸气和排气过程的平均压力条件确定。

　　液体制冷剂从注入通道到进入压缩室之前所吸收的热量可由下式表示：Tr注入通道的涡旋壁的温度；Tin-在注入通道压力下的制冷剂饱和温度；AP-注入通道的热传递面积；热传递系数，可由下式表示：D-通道直径，U-注入速度。：V-体积；Vi-液体的比容；Glin-注入液体的质量流动率；Gio-流出液体的质量流动率。

　　2.2热量流动的描述在制冷剂气体吸入、制冷剂液体注入及涡旋壁与制冷剂之间的传热这些动态的过程中，热量按下列几个公式计算。2.2.1吸气过程从制冷剂吸气通道进入到压缩室之间的热量流量可表示为As-从吸气孔到制冷剂吸入孔的热传递面积；Tsuc-吸入制冷剂的温度；Ts-从吸气孔到制冷剂吸入孔的涡旋壁温度；as-热传递系数。

　　3，通过热交换提高制冷剂的过冷温度。油的循环由齿轮泵驱动，油的粘性由粘度计测量。通过蒸发器的制冷剂流动率由Coriolis型流量计测压缩机功率与注入率的关系注：压缩机功率；LR-注入率为R%时的压缩机功率。

　　4吸入质量流动率与注入率的关系注：G-吸入的质量流动率；Gr-注入率为R°%时的质量流动率。

　　量，流入制冷剂注入通道的流量由椭形流量计测量。压缩机吸排气压力由压力计测量，排气温度由热电偶测量随着注入率的增加，排气温度呈线性降低，如所示，这说明了制冷剂注入阶段所发生的热传递对排气温度影响很大，从而验证了理论模型中注入阶段的热传递模型是正确的。

　　从。此时压缩功率呈增大趋势，如所示。但是，由于压缩机功率的增加，引起压缩机绝热效率逐渐降低，这种趋势如所示。然而，随着注入率的增加，从涡旋壁到制冷剂的热传递过程逐渐加剧，引起涡旋壁温度降低，从而有效的缓解了压缩效率降低的趋势。

　　随着注入率的增加，油的温度降低，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，这将增加压缩机的机械损失。从实验中可观察到，在较高注入率范围内，油中出现泡沫并且油从密闭容器中渗出，这将降低压缩机的可靠性。

　　液体制冷剂注入涡旋压缩机这项技术，能够有效的降低压缩机的排气温度，提高制冷剂的循环效率和冷凝器的热传递效率。因此，这项技术值得我们深入研究与完善。