高压直联便携式压缩机的瞬态过程热力学仿真计算文献综述

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1、文献综述高压直联便携式压缩机的瞬态过程热力学仿真计算一、前言部分1、研究压缩机的必要性和意义随着世界经济的迅速发展，能源消耗、环境污染等负效应已引起全球的普遍关注。在空调制冷技术领域中，我们所面临的主要问题便是降低空调系统能耗、提高效率以及保护环境。压缩机是蒸气压缩制冷循环中最主要的耗功部件，因此降低制冷循环系统能耗主要取决于是否能够显著降低压缩机的能耗[1]。压缩机是压缩气体提高气体的压力并输送气体的机械。它广泛应用于石油、化工、医药、食品、建筑、矿山、道路、机械、运输等行业中，起着重要的甚至是关键性的作用。因此压缩机和泵、风机以及电动机一起，被认为是衡量一个国家机械工业发展

2、状况和水平的标志之一。压缩机大致可以分为两类，即离心式压缩机和往复式压缩机[2]，本文阐述的高压直联便携式压缩机就是往复式压缩机的一种，往复式压缩机俗称活塞式压缩机，活塞式压缩机广泛使用在空调和制冷工业中。虽然活塞式压缩机的高维护费用限制了它们在空调工业中的应用,但是由于在恶劣工况下它们的高度可靠性以及良好的性能,它们仍然主宰着制冷市场。在家用冰箱中近乎99%的全部冰箱最广泛使用的是活塞式压缩机。在商业和工业方面,主要用途在与食品有关的制冷、分配式冷库链和工艺冷却[3]。下面对往复式压缩机进行进一步的分析和讨论。2、往复式压缩机工作原理往复活塞式压缩机是利用活塞在气缸内作往复运

3、动，使容积减小而提高气体压力并输送气体的机械，在石油、化工、机械、采矿、制冷、制药、冶金、建筑、土木、食品和国防等工业部门得到广泛应用【4】。冷却系统是往复活塞式压缩机的重要组成部分之一，它的优劣直接影响着压缩机的性能和正常操作，因此对冷却系统的设计应予以足够重视[5]。活塞式压缩机（如图1所示）由曲柄连杆机构将驱动机的回转运动变为活塞的往复运动，气缸和活塞共同组成实现气体压缩的工作腔。活塞在气缸内作往复运动，使气体在气缸内完成进气、压缩、排气等过程，由进、排气阀控制气体进入与排出气缸[6]。活塞式压缩机的压力范围十分广泛，其进气压力从低至真空到排气压力达210MPa以上超高压

4、。当压缩机的排气量在3×10m3/min时，气缸的冷却一般采用风冷，活塞杆与曲轴直联，无十字头。当排气量在10×m3/min以上时，大多为水冷，有十字头。活塞式压缩机的气缸有单作用和双作用两种[7]。单作用是只有气缸一侧才有进、排气阀，活塞经过一次循环，只能压缩一次气体。双作用则是指气缸的两侧都有进、排气阀，活塞往返运动时，都可以压缩气体。图1单极单作用活塞式压缩机示意图1----汽缸；2-----活塞；3----活塞杆；4----十字头；5----连杆；6----曲柄；7----排气阀；8----吸气阀；9----弹簧2、往复式压缩机的优缺点优点（与离心压缩机相比）：适用压力

5、范围广。这种机器依靠工作容积变化的原理工作，因而不论其流量大小，都能达到很高的工作压力。目前工业上超高压压缩机的工作压力已可达350MPa【8】。热力效率较高，功率消耗较其它型式压缩机低。对介质及排气量的适应性强。可用于较大的排气量范围，且排气量受排气压力变化的影响较小。当介质密度改变时，压缩机的容积排量和排气压力的变化较小。主要缺点：往复惯性力大，使转速不能太高，故机器较笨重，大排量者尤甚。结构复杂、易损件多，使维修工作量大。由于排气不连续，造成气流压力脉动，易产生气柱振动。由于以上特点，活塞压缩机主要适用于中、小流量而压力较高的场合。在石油化工厂中，用压缩机输送工艺气体或动

6、力气体。一、主题部分1、我国活塞式压缩机发展状况目前,除了活塞式压缩机,我国其他各类压缩机机型,如离心式、双螺杆式、滚动转子式和涡旋式等均被有效地开发和利用,为用户在机型的选择上提供了更多的可能性。随着经济的高速发展,我国的压缩机设计制造技术也有了长足进步,在某些方面的技术水平也已经达到国际先进水平。往复式压缩机主要是向大容量、高压力、低噪声、高效率、高可靠性等方向发展不断开发变工况条件下运行的新型气阀,提高气阀寿命,在产品设计上,应用热力学、动力学理论,通过综合模拟预测压缩机在实际工况下的性能,强化压缩机的机电一体化,采用计算机自动控制,实现优化节能运行和联机运行。活塞式压缩

7、机目前占有主要市场。但随着人们对使用环境及能耗、环保等方面要求的提高,螺杆和涡旋空气压缩机开始占有一定的市场【9】。在制冷空调领域,往复式制冷压缩机作为一种传统的制冷压缩机,适用于制冷量较广范围内的制冷系统。目前它的应用还比较广泛,但市场份额正逐渐减小。下面拿我们国家冰箱压缩机举一个发展的例子。冰箱压缩机是冰箱制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发(吸热)的制