螺杆式压缩机部分负荷性能计算方法探讨

《螺杆式压缩机部分负荷性能计算方法探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、螺杆式压缩机部分负荷性能计算方法探讨王发忠，刘敬辉，李庆刚，周雷（烟台顿汉布什工业有限公司）摘要：本文根据螺杆压缩机滑阀容量调节的特点，建立了螺杆式压缩机部分负荷性能计算模型，并用螺杆压缩机性能的实测数据对模型的预测精度进行了验证，结果显示：模型预测的螺杆式压缩机部分负荷性能与实测数据符合的很好，在测试数据范围内，模型预测的最大误差小于2%。Abstract:Accordingtothecharacteristicsofscrewcompressorwithslidevalveforcapacityregulating,amodel,whichisusedtopred

2、ictthepart-loadperformanceofscrewcompressor,wasdeveloped.Comparedwiththetestdata,thetrendofthemodelpredictionisconsistentwiththem,themaximalerrorislessthan2%.1.引言螺杆式压缩机是一种强制输气的机器，山于其具有较髙的容积效率、宽广的运行工况范围和很高的可靠性等优点，在制冷空调领域越來越得到广泛的应用，在小低冷量范围内有逐渐取代活塞式压缩机的趋势。同时随着加工水平的提高，人的螺杆压缩机转子的加工变得越来越容易，在中

3、大冷量范围部分替代了离心式压缩机。为了节约制造成本，在制冷空调设备制造前，首先对机组的性能进行仿真计算越来越成为机组设计采用的普遍做法，而压缩机性能计并模型是关系仿真准确性和冇效性的最关键的环节，因而根据不同的需要，研究者们建立了不同的压缩机性能预测模型[1][2][3][4]。0前检索到的文献中的螺杆压缩机模型，大都是用于压缩机满负荷性能的预测。山于用户冷量需求的变化，制冷机组绝大部分情况下是在部分负荷下工况下运行，随着能源紧张局势的LI趋严峻，人们越来越关注的是制冷机组的运行费用，综合部分负荷性能指标（IPLV）更能衡量机组的节能效來。为了预测机组的部分负荷性能，

4、一•个能准确预测螺杆压缩机部分负荷性能的模型是必不可少的。滑阀是目前螺杆式压缩机容最调节屮最常用的方法，它不仅具冇制造成木低的特点，同时滑阀调节也可以使螺杆式压缩机得到很好的部分负荷性能。本文就以滑阀调节为例，建立了螺杆压缩机的部分负荷预测模型。2.模型的建立2.1螺杆压缩机的容积效率黄忠等[1]对螺杆式压缩机的压缩过程进行分析，给出了以下形式的螺杆压缩机容积效率模型。PiPx)(1)其小：P>—为压缩机的吸、排气压力P"q—为压缩机的吸气比容m3/kg7；—为压缩机排气温度（K）k—为多变压缩指数a、b—为回归系数，由实验数据回归得出。在黄忠等人的基础上，本文作者

5、推导出以卜•容积效率计算公式_i__1_a£^E~]+(b+C£~})£2k(2U(P2-P)(2)其屮：£虽,为吸排气压力比Pld、b—为回归系数，由实验数据回归得出。经实测数据验证，公式（2）比公式（I）有更宽广的适用范围。2.2螺杆压缩机的压缩过程图1显示了螺杆压缩机的压缩过程示意，从图小可以看出，螺杆压缩机的压缩过程存在两种泄漏，笫一种是直接漏入压缩机吸气口，直接影响压缩机的容积效率。第二种泄漏是从鬲压工作容积泄漏到低压工作容积，这种泄漏不影响容积效率，而是影响压缩过程的耗功。对于第二种泄漏可以采用内泄漏效率久來进行描述，这样压缩机的输入功率町由如下公式计

6、算。(c)(d)图1螺杆压缩机的压缩过程(3)其中：0—为吸气密度（kg/m3）V—为压缩机排气>（m3/s）,V=77vy,,%为理论排气量叫一为等嫡压缩过程比功（kJ/kg）77〃一电机效率，可由电机厂家捉供〃可一内容积比效率,femalerotorslidevalve图2螺杆压缩机的滑阀匕一压缩机内容积比2.3压缩机的内容积比螺杆压缩机所使用的滑阀形状如图2所示。滑阀在汕缸内活塞的推动卜可以沿着螺杆的轴线方向滑动,从而改变螺杆的有效长度，使得部分吸气直接旁通至吸气口。随着滑阀的移动，螺杆压缩机的内容积比也发生变化，内容积比与滑阀位置的变化关系可由下式计算LT,R

7、tan(0)厶+——_N乙当:x=0L—X—XqT.R.tan(^.)L+―-N-x乙厶*輕皿如”兀当：图3压缩机内容积比与滑阀位證的关系当:其中：厶一为螺杆长度（m）T、,尺,%乙一分别为阳转子导程（m）、阳转子齿顶圆半径（m）、阳转了螺旋角、阳转了齿数。匕一为轴向排气孔口内容积比N,观，％—为儿何尺寸，如图2中所示。对于一个设计内容积比为vi=2.2,轴向排气孔口内容积比为Via=4.0的螺杆压缩机,其内容积比与滑阀位査的关系如图3所示。然而，滑阀在刚刚脱离起始端座的距离时，转子的冇效长度虽然冇个突变，却并不会引起压缩机排气量的突变，压缩机排气量