充液式齿轮压缩机喷管的设计

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1、机械设计制造《机电技术》2007年第4期充液式齿轮压缩机喷管的设计高棍鹏余芬李江平李学来(福州大学化学化工学院，福建福州350002)摘要:充液式齿轮压缩机是一种新型的容积式压缩机，喷管是决定这种压缩机性能的主要部件。通过分析齿槽中的热力过程及其与喷管中流动的祸合关系，探讨了喷管的设计方法，导出喷管出口的最小截面积的计算公式及喷管安装角的确定方法。关键词:齿轮压缩机喷管压缩比设计中国分类号:TH451文献标识码:A文章编号:1672-4801(2007)04-53-031引言的排气压力A时，喷管进、出口压差消失，喷射容积式

2、压缩机如螺杆压缩机和活塞式压缩机停止。‘高压齿槽随齿轮的旋转进入排气腔，其中在工业和商业冷冻行业得到广泛应用。受润滑油气体进入排气管，机油返回高压油池。氧化温度的限制，现有容积式压缩机都限制排气充入温度较低的高压油使齿槽内的压缩气体温度，因此，单级压缩比不能太高。当需要获得得到充分冷却，可有效降低压缩过程中气体的温高压时，只能采用多级压缩，而多级压缩导致系升，实现单级高压缩比压缩，另外，布置多对喷统复杂且运行维护麻烦。另外，现有容积式压缩管便可实现多档吸气。机尚不能同时吸入多股不同压力的气体(多档吸3喷管的结构设计气)进行

3、压缩，而工业和民用中的很多场合如家3.1喷管类型的选择喷管类型主要有收缩型和缩放型两种。对于用冰箱、冷库等，又需要能进行多档吸气的压缩喷油的情况，应选择收缩型喷管。对于喷气的情机。充液式齿轮压缩机可实现单级高压缩比压缩和多档吸气〔，1，应用前景广阔。况，通常是根据膨胀比的大小来选择喷管类型，即当实际膨胀比小于临界膨胀比时，宜选择缩放目前，充液式齿轮压缩机在性能、结构设计，型喷管，反之，则选择收缩型喷管。由于收缩型方法等方面的研究都较缺乏。喷管是这种压缩机喷管的结构比缩放型喷管简单得多，因而更易加的主要部件之一，其设计合理与

4、否决定了压缩机工，成本也更低，因此，即使是膨胀比小于临界性能甚至能否达到设计要求。因此本文对一级喷膨胀比的情况，也可考虑选择收缩型喷管。油压缩情况的喷管的设计方法进行探讨。3.2喷管出口最小截面积的确定2充液式齿轮压缩机的工作原理定常流动(即喷管流量、喷管进出口压力都恒定)情况下喷管出口截面积的设计早已解决。但齿轮压缩机喷管中的流动属于非定常流，因此，不能采用传统的定常流设计方法来确定其喷管出口面积。为了解影响喷管出口面积的因素，需要分析齿槽内的喷射过程，如图2所示。图1齿轮压缩机结构示意图齿顶后沿充液齿轮压缩机本体主要由

5、机壳、一对相向喷管出口面积A2旋转的齿轮及一对或多对对称布置的喷管组成，如图1所示。工作时，压力为几的低压气体经进气管进入吸气腔，随着齿轮的旋转，齿槽把吸气腔内气体往前输送。当齿槽经过喷管时，喷管内喷管进口面积Al的高压机油或气体喷入齿槽，使齿槽内原有气体体积减小，实现压缩。当齿槽内压力上升为设计图2齿槽内喷射过程示意图万方数据《机电技术》2007年第4期机械设计制造由图2可知，所设计的喷管出口截面积值，必须在齿槽的前齿齿顶后沿和后齿齿顶前沿掠过喷管出口的时间间隔(TH)内，能向齿槽喷入足材2=(3)够的机油，使齿槽内气体

6、压缩到设计的排气压力PI。对于确定的齿轮结构尺寸和转速，r。由下式给出:式中u,为喷管进口油速，根据流量和喷管进口面积确定。P，为喷管进口处油的密度。60(1:。、‘，、TL=-1一一—I、1，J，._，.设喷油经历:时间后，再经过一个微元喷油nz朋。少时间1!T,喷入齿槽内的油体积为8V,，齿槽内气de为齿顶圆直径，se为齿顶厚，z为齿数。体的体积变化为GVo显然有:当喷管进口压力一定时，喷管的流量与喷管5K=5V(4)出口压力(背压)有关。随着喷射的进行，齿槽由于在微元喷油时间ST内，喷管出口喷油内的压力逐渐升高，即

7、喷管背压不断升高，使喷的质量等于齿槽内增加油的质量，根据质量守恒管进、出口压差逐渐减小，从而使喷管出口速度和流量都逐渐减小。如果从齿槽的后齿齿顶前沿定律得:到喷管出口，齿槽内的压力刚好达到设计的排气u2AminPygz=Py矶(5)压力Pi，此时喷管出口截面积即是所需的最小出口截面积thin。因为，若设计的喷管出口面积A2将式((4)代入式(5)后，并对两边进行积

8、6)>A.i。则喷管流量偏大，喷射还未从齿槽的后齿齿顶前沿到达喷管出口时，齿槽内压力就己经达到’预设排气压力。因此，只要确定A.in，就可合理设计喷管出口的截面积。上式中的积分下限Vx是喷油使齿槽内的气体由于喷管所用的高压油通常来自排气腔中的高压油池，因此，喷管进口油压等于排气压力B1.被压缩到设计的排