【摘要】：為了應(yīng)對“臭氧層破壞”和“全球氣候變暖”兩大主要環(huán)境問題,根據(jù)《蒙特利爾議定書》要求,目前在空調(diào)/熱泵領(lǐng)域廣泛使用的HCFCs制冷劑正在加速淘汰。發(fā)展零ODP、低GWP的環(huán)保制冷劑是制冷和暖通空調(diào)行業(yè)面臨的迫在眉睫的問題。R32的ODP為零,GWP相對較低,且具有熱工性能優(yōu)良、循環(huán)性能高、價格便宜等優(yōu)點,是空調(diào)熱泵領(lǐng)域一種重要的中長期替代制冷劑。然而,R32較高的排氣溫度是限制其大規(guī)模應(yīng)用的主要問題之一。因此,研究R32渦旋壓縮機排氣溫度控制方法對于推動R32的替代和應(yīng)用有重要意義。本文對降低排氣溫度的三種主要方法,吸氣兩相、中間噴液和兩相噴射進行了深入評價和研究。首先,建立了考慮渦旋壁溫度分布的渦旋壓縮機動態(tài)分布參數(shù)模型。在總結(jié)前人的熱力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,進一步分析了壓縮過程中渦旋壁導(dǎo)熱的物理過程,通過時間尺度上的分析將周期邊界條件轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)邊界條件,從而將該過程簡化為具有對流換熱邊界條件的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程。通過實驗數(shù)據(jù)修正和驗證了該模型,結(jié)果表明該模型具備較高的精度。其次,基于驗證的模型,深入分析了三種方法對壓縮過程內(nèi)部參數(shù)、排氣溫度、性能和壓縮機運行范圍的影響,并進一步探討了三種方法的系統(tǒng)實現(xiàn)方式。結(jié)果表明三種方法均能有效降低R32渦旋壓縮機排氣溫度,但對壓縮機的性能影響有所不同。兩相噴射能在降低排氣溫度的同時,能顯著提升壓縮機的制冷量和COP,提出了單噴射支路和雙噴射支路兩種兩相噴射實現(xiàn)方式。然后,建立了可用于三種排氣溫度控制方法的R32渦旋壓縮機實驗臺。通過實驗進一步研究了三種方法在壓縮機和系統(tǒng)工況下的性能。結(jié)果表明,低壓腔壓縮機吸氣兩相時存在最低的實際吸氣干度;中間噴液時應(yīng)選用合適直徑的噴射通道避免液體被加熱汽化;兩相噴射在制冷和制熱工況下都展現(xiàn)了較大的性能優(yōu)勢;采用三種技術(shù)后,系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度和冷凝溫度發(fā)生了偏移,具體到兩相噴射,其蒸發(fā)溫度下降,冷凝溫度升高,且存在最優(yōu)噴射比。最后,通過模擬仿真研究了單噴射支路兩相噴射系統(tǒng)的設(shè)計和控制方法。從壓縮機的角度指出了理想噴射點,并通過優(yōu)化中間換熱器的大小和中間壓力的控制使得實際噴射點趨近理想噴射點。結(jié)果表明,兩相制冷劑噴射系統(tǒng)的中間換熱器面積存在合理范圍,而中間壓力可以根據(jù)排氣溫度來優(yōu)化控制。
[Abstract]:In order to deal with the two major environmental problems of "ozone layer destruction" and "global warming", HCFCs refrigerant, which is widely used in air conditioning / heat pump field, is being accelerated in accordance with the requirements of the Montreal Protocol. Developing zero GWP, low GWP environmental friendly refrigerant is an urgent problem faced by refrigeration and HVAC industry. R32 has the advantages of zero ODP, relatively low GWP, excellent thermal performance, high cycle performance and low price, and so on. It is an important medium-and long-term alternative refrigerant in the field of air-conditioning and heat pump. However, the high exhaust temperature of R 32 is one of the main problems limiting its large-scale application. Therefore, it is of great significance to study the exhaust temperature control method of R32 scroll compressor in order to promote the replacement and application of R32. In this paper, three main methods of reducing exhaust temperature, suction two-phase, intermediate liquid injection and two-phase injection, have been deeply evaluated and studied. Firstly, the dynamic distribution parameter model of scroll compressor considering the temperature distribution of vortex wall is established. On the basis of summarizing the previous thermodynamic model, the physical process of heat conduction of vortex wall in compression process is further analyzed, and the periodic boundary condition is transformed into steady state boundary condition by time scale analysis. Thus, the process is simplified to a one-dimensional steady-state heat conduction process with convective heat transfer boundary conditions. The model is modified and verified by experimental data. The results show that the model has high accuracy. Secondly, based on the verification model, the effects of the three methods on the internal parameters, exhaust temperature, performance and operating range of the compressor are deeply analyzed, and the system implementation methods of the three methods are further discussed. The results show that all the three methods can effectively reduce the exhaust temperature of the R32 scroll compressor, but have different effects on the performance of the compressor. The two-phase injection can not only reduce the exhaust temperature, but also significantly increase the cooling capacity of the compressor. COP, proposed two kinds of two-phase injection modes: single injection branch and double injection branch. Then, the R32 scroll compressor experimental bench, which can be used in three exhaust temperature control methods, is set up. The performance of the three methods under compressor and system conditions is further studied by experiments. The results show that the low pressure cavity compressor has the lowest actual suction dryness when the two phases are aspirated, and the proper diameter injection channel should be chosen to avoid the liquid vaporization when the liquid is injected in the middle of the compressor. The two-phase injection shows great performance advantage under both cooling and heating conditions. The evaporation temperature and condensation temperature of the system are shifted after three kinds of techniques. When two-phase injection is used, the evaporation temperature decreases, the condensation temperature increases, and there is an optimal injection ratio. Finally, the design and control method of two-phase injection system with single injection branch is studied by simulation. The ideal injection point is pointed out from the angle of compressor. By optimizing the size of the intermediate heat exchanger and the control of the intermediate pressure, the actual injection point approaches the ideal injection point. The results show that the area of the intermediate heat exchanger in the two-phase refrigerant injection system has a reasonable range, and the intermediate pressure can be optimized according to the exhaust temperature.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU83

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊驊,屈宗長;渦旋壓縮機泄漏研究綜述[J];流體機械;2003年11期

2 彭斌,劉振全,李海生;變頻渦旋壓縮機測試系統(tǒng)的研究[J];化工自動化及儀表;2005年03期

3 彭斌;李超;劉振全;;天然氣變頻渦旋壓縮機的密封研究[J];潤滑與密封;2005年06期

4 彭斌;劉振全;張洪生;張力;;天然氣變頻渦旋壓縮機的性能研究[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報;2006年06期

5 陳榮;王文;;微型渦旋壓縮機泄漏的理論計算[J];流體機械;2008年06期

6 戴金躍;張小軍;;目前空調(diào)渦旋壓縮機發(fā)展的技術(shù)動向[J];鎮(zhèn)江高專學(xué)報;2008年03期

7 胡躍華;范海明;李海生;陳英華;李迎;;渦旋壓縮機虛擬樣機運動仿真的研究[J];煤礦機械;2009年02期

8 陳凱;劉益才;張建平;辛天龍;陳思明;;無油渦旋壓縮機的關(guān)鍵技術(shù)綜述及其發(fā)展展望[J];真空與低溫;2011年01期

9 平賀正治;莫培杰;;車輛空調(diào)用渦旋壓縮機[J];國外鐵道車輛;1989年04期

10 Naoshi Uchikawa;莫培杰;;空調(diào)用渦旋壓縮機[J];國外鐵道車輛;1990年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王廷奇;;內(nèi)部高壓渦旋壓縮機用電機設(shè)計研究[A];走中國創(chuàng)造之路——2011中國制冷學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

2 周英濤;鄭星;;渦旋壓縮機起動卸載結(jié)構(gòu)的研究[A];中國制冷學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

3 廖全平;王曉剛;謝榮;;異常環(huán)境下渦旋壓縮機應(yīng)用[A];2001年全國空調(diào)器、電冰箱（柜）及壓縮機學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2001年

4 王寶龍;李先庭;彥啟森;石文星;;渦旋壓縮機通用幾何模型研究[A];全國暖通空調(diào)制冷2004年學(xué)術(shù)年會資料摘要集（2）[C];2004年

5 趙遠揚;李連生;束鵬程;;熱泵用渦旋壓縮機可靠性研究[A];第六屆全國低溫與制冷工程大會會議論文集[C];2003年

6 曹霞;陳芝久;;立式高壓型全封閉渦旋壓縮機的高機械效率分析[A];上海市制冷學(xué)會一九九九年學(xué)術(shù)年會論文集[C];1999年

7 曹霞;陳芝久;;任意實數(shù)圈渦旋壓縮機的幾何分析[A];上海市制冷學(xué)會一九九九年學(xué)術(shù)年會論文集[C];1999年

8 G.F.HUNDY;付偉純;;谷輪冷凍渦旋壓縮機及其應(yīng)用[A];2000年中國食品冷藏鏈大會暨冷藏鏈配套裝備展示會論文集[C];2000年

9 唐甜甜;汪軍;束鵬程;;渦旋壓縮機動力模型的研究[A];第六屆全國低溫與制冷工程大會會議論文集[C];2003年

10 劉強;樊水沖;何珊;;噴氣增焓渦旋壓縮機在空氣源熱泵熱水器中的應(yīng)用[A];第十三屆全國熱泵與系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)大會論文集[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前4條

1 記者 李晚成　通訊員 鄢立民;無油渦旋壓縮機生產(chǎn)基地開建[N];江西日報;2010年

2 郭壽文;首個無油渦旋壓縮機生產(chǎn)基地開建[N];中國工業(yè)報;2010年

3 謝榮;春蘭5HP渦旋壓縮機技術(shù)獲突破[N];消費日報;2007年

4 陳曉平;延伸價值鏈[N];21世紀(jì)經(jīng)濟報道;2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 肖根福;無油渦旋壓縮機腔內(nèi)流場建模仿真及實驗研究[D];南昌大學(xué);2013年

2 李超;驅(qū)動軸承內(nèi)嵌式渦旋壓縮機特性研究[D];蘭州理工大學(xué);2007年

3 余洋;渦旋壓縮機動力特性及仿真模擬研究[D];蘭州理工大學(xué);2014年

4 劉興旺;提高變頻渦旋壓縮機壓縮性能的方法研究[D];蘭州理工大學(xué);2011年

5 趙Z，

本文編號：2443201