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R290滚动转子压缩机的仿真与优化

作　者: 刘强
导　师: 何国庚
学　校: 华中科技大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 丙烷滚动转子压缩机径向间隙滑板侧间隙泄漏两相流动
分类号: TH45
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

丙烷(R290)是空调制冷剂R22的一种非常优良的天然替代物,具有比R22更小的充灌量、更高的能效比和更好的经济性。丙烷作为一种优良的制冷剂工质,非常适用于空调用的小型全封闭滚动转子压缩机。对于使用新工质的R290压缩机系统,需要根据R290的性质对系统进行优化设计,在压缩机侧主要表现为采用减少容积损失、减少压力损失、减少温度损失和减少泄漏损失等方法来提高压缩机的容积效率。文中主要通过对减少容积损失和泄漏损失的方法进行了研究,优化了使用R290做制冷剂的滚动转子压缩机的结构,并为其选择了合适的泄漏间隙尺寸和适宜粘度的润滑油。间隙泄漏损失对压缩机的容积效率的影响较大,同一台压缩机,间隙尺寸不同和使用不同的润滑油的泄漏损失不同。文中的研究重点是对气缸内间隙泄漏损失的研究。采用了FLUENT模拟转子径向间隙和滑板两侧面间隙中R290制冷剂蒸汽的泄漏,分别采用了旋转壁面模型和静壁面模型,在考虑间隙流动是油气两相时候还使用了FLUENT中的VOF射流破碎模型。对于两种不同模型下的模型,分析了两者不同的流体的速度、压力、温度和密度分布。在压缩机的间隙泄漏中,包括间隙尺寸大小、润滑油粘度等对泄漏损失均会造成影响。通过对模拟结果的对比分析,选取了46号矿物油作为R290滚动转子压缩机系统的合适的润滑油并且控制径向间隙在25μm以下,滑板两侧面间隙控制在35μm以下时,可以使得气体的泄漏控制在压缩机质量流量5%以下。使用更高粘度的润滑油和使得径向间隙和滑板两侧面间隙尺寸进一步变小还可使得泄漏量再变小。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 研究背景及意义  8-10
  1.2 滚动转子压缩机设计优化  10-13
  1.3 碳氢化合物制冷剂技术的研究进展  13-16
  1.4 主要工作  16-17
2 丙烷热力学分析  17-21
  2.1 R290 与R22 的基本物性对比  17-18
  2.2 R290 空调工况的计算  18-20
  2.3 R290 润滑油溶解性  20
  2.4 小结  20-21
3 滚动转子压缩机运动分析  21-24
  3.1 滚动转子压缩机受力和运动过程分析  21-22
  3.2 滚动转子压缩机压缩过程分析  22-23
  3.3 小结  23-24
4 滚动转子压缩机性能优化  24-29
  4.1 结构尺寸改变的影响  24-25
  4.2 吸排气系统的优化  25-27
  4.3 R290 滚动转子压缩机泄漏间隙优化  27-28
  4.4 小结  28-29
5 气缸内气体泄漏的模拟  29-39
  5.1 参数的确定  29-30
  5.2 建立基本的模拟模型  30-34
  5.3 径向间隙模拟的具体模型  34-38
  5.4 滑板两侧间隙模拟的具体模型  38
  5.5 小结  38-39
6 模拟结果与分析  39-64
  6.1 单相不同间隙尺寸径向间隙泄漏模拟  39-54
  6.2 径向间隙内气液两相的模拟结果与分析  54-61
  6.3 滑板两侧间隙内气体泄漏模拟结果与分析  61-63
  6.4 小结  63-64
7 总结与展望  64-66
  7.1 总结  64
  7.2 展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-70
附录一 C 语言压力函数  70-71
附录二 UDF 压力和温度  71

R290滚动转子压缩机的仿真与优化

内容摘要

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