制冷压缩机气阀运动规律的数学模拟

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1、18流体机械2001年第29卷第3期设计计算X制冷压缩机气阀运动规律的数学模拟西安交通大学王毅谭伟华摘要在了解QD578型制冷压缩机内部结构及工作原理的情况下,对阀片的运动规律进行分析并建立了气阀运动规律的数学模型。在此基础上,编制模拟程序并绘制了阀片的位移—角度曲线。还将理论曲线与实测曲线进行对比分析,提出了一些可行的改进措施。其处理方法对同类气阀有一定指导意义。关键词制冷压缩机气阀数学模型模拟程序气阀是压缩机中最主要的部件之一,也是易QD578型压缩机的进排气阀结构如图1所损件,其性能如何直接影响压缩机功率以及排气示。阀的结构与工作原理决定阀的动力问题有以量。因此,气阀设

2、计对于一台压缩机来说是极为下特点:(1)一个完整的气阀的数学模型至少包括重要的。两个时刻相关的数学方程,一个用来描绘气体的簧片阀具有结构简单、运动质量小、噪声低、流动过程,一个用来描绘气阀的运动过程。(2)阀比功率小等优点,经济效益十分显著。国内对于片在气体力作用下运动,而阀片的运动反过来又簧片阀的研究还处于发展阶段,还远未有环状阀影响气阀的气体流动,因此,阀的运动与作用在阀的理论那样完善,虽然已建立了许多模型,但这些片上的气体力是耦合的。(3)阀片在阀座与升程模型受到种种限制,所得到的结果往往还需要大限制器之间来回运动,当碰到两者之一时,总存在量的实验来验证。目前气阀工作性

3、能的稳定问能量损失,并且这种损失的多少只能根据实验粗题,仍是微型压缩机中一个亟待解决的问题。略地给予测定,所以计算总是近似的。作者在第一种边界条件下参照有关文献对损失系数进行了[1]1建立簧片阀数学模型的处理方法选取。图1以上特点表明,在阀的动力分析中,简化和假了以下几个方面的处理:设是不可少的,对于同一种阀的研究,由于简化和(a)对阀片的处理:对阀片的处理是对阀进行假设的不同,可能会得出不同乃至相差较大的计分析的一个核心内容,对其处理的恰当与否,严重算结果。为了建立簧片阀的数学模型,我们进行地影响着阀的分析结果。在此,作者根据变形能X收稿日期:2000—09—01Vol.2

4、9,No.3,2001FLUIDMACHINERY19相等的原则将阀片简化为一个等宽度的悬臂梁,式中ρs———工质密度并将其质量视为在长度方向上均匀分布。有分析a———有效通流系数[2]表明,这是一种简单且精度较高的计算模型。Aps———通流面积(b)对气体力的处理:对气体力的处理包括对us———速度值气体流动的处理和气体作用于阀片上的方式的选h0s———进气工质滞止焓择。目前,大部分模型将工质视为理想气体,并将hs———进气阀处焓值通过阀孔的运动视为一维稳定的绝热流动。一些类似地可求出排气阀质量流量:更为简单的模型采用更为简单的假设,如把气体dmd=ρdaApd2(h0d-

5、hd)(3)的流动视为时间的已知函数,较为复杂的模型则真实气体的焓值[4]:把气体视为实际流体,并考虑当阀开启时作用力h=h3-[(a3-a)+T(s3-s)方向的偏斜,在此,作者采用实际气体的一维稳定+RT(1-Z)](4)绝热流动的简化模型。式中h———焓值(c)对边界条件的处理:当进气腔与气缸内存a———余自由能在压力差时,阀片在阀座与升程限制器之间来回s———余熵运动,并与其发生碰撞。这样,阀在碰撞前后各种R———气体常数参数的关系就涉及到处理边界条件的问题。在讨T———平均温度论阀的位移—角度曲线时,对阀的碰撞前后的各Z———压缩性系数种参数关系,目前大多数模型采用

6、“速度反弹”来上角3———表示理想气体讨论碰撞前后的速度,这种方法忽略了碰撞后冲将式(4)代入式(2)、(3)即得到进、排气阀的击波的影响。近年来有些模型开始考虑直接利用质量流量。[3]能量损失来代替速度反弹。213进气阀片的运动微分方程大致说来,阀片上的力有气体力、阀片弹性2基本方程的推导力、气体阻尼力和油粘力,这些力都不是均匀地作用在阀片上的,这就导致阀片受到偏吹,因而产生在制冷压缩机所用的工质中,大多采用氟利多自由度的运动。如果不进行简化分析,要想求昂之类的有机物,这类物质与理想气体性质相差出阀片的运动规律是非常困难的。这些简化主要很大,所以应将其视为实际气体。在此,作

7、者采用有:(a)利用变形能相等的原则,将不规则舌形阀目前比较精确的马丁侯方程计算工质的各种参简化为等宽度的直条阀;(b)将作用于阀上的气体数。力视为作用于阀孔中心的集中载荷;(c)忽略气体211气缸数学模型阻尼力及油粘力。对气缸内热力过程作如下假设:下面首先推导阀片在各种力作用下的运动微(1)任一瞬时气缸内各点热力参数均相等。分方程:(2)缸内气体经多变过程,从一种状态变化到(1)一端固定一端自由的受均布载荷阀片运另一种状态。动微分方程(3)气体流入流出为一元流动。视阀片为一端固定另一端自由的悬臂梁,由