【摘要】：渦旋壓縮機具有結構簡單、體積小、重量輕、振動小、噪聲低、吸排氣平穩(wěn)、調節(jié)流量方便等優(yōu)點,已廣泛應用于制冷、空調、燃氣機組等領域,并由定轉速渦旋壓縮機向變頻渦旋壓縮機領域發(fā)展。但實踐表明,變頻渦旋壓縮機在低轉速下的壓縮性能較差。本課題針對這一問題進行了一些研究。 首先,從理論上分析了轉速對變頻渦旋壓縮機單位曲柄轉角下的排氣量、壓縮終了內壓力、單位質量有效氣體獲得的多變壓縮能量頭及多變效率等表示壓縮性能的參數(shù)的影響規(guī)律,并利用實驗測試得出了單位曲柄轉角下的排氣量和轉速的關系曲線、壓縮終了內壓力和轉速的關系曲線、單位質量有效氣體獲得的多變壓縮能量頭和轉速的關系曲線及多變效率和轉速的關系曲線。研究表明,由轉速降低引起的泄漏的增大是導致變頻渦旋壓縮機壓縮性能降低的主要原因。然后,針對變頻渦旋壓縮機的泄漏問題進行了三個方面的研究工作 通過分析渦旋壓縮機動靜渦旋齒間的切向密封機理,探尋了變頻渦旋壓縮機動靜渦旋齒間切向泄漏的根源,提出了一種新型切向密封機構(彈力襯套機構)。該機構既能保證變頻渦旋壓縮機在低轉速下具有良好的切向密封性能,又能實現(xiàn)動渦旋盤的徑向退讓,可避免動渦旋盤發(fā)生阻轉現(xiàn)象,同時可降低動靜渦旋盤及與其相配合的零件的加工、裝配精度。 為進一步提高變頻渦旋壓縮機的切向密封性能,提出并設計了迷宮式切向密封結構。分析了該結構的迷宮綜合效應,根據切向泄漏的流動特點,推導得出了無迷宮切向密封結構和迷宮式切向密封結構泄漏量的計算式,計算了兩種切向密封結構的泄漏量。設計并建立了測定切向密封結構泄漏量的實驗臺,測定了無迷宮切向密封結構和迷宮式切向密封結構的切向泄漏量。通過對比兩種切向密封結構泄漏量的實測值和理論計算值表明,理論推導得出的計算無迷宮切向密封結構和迷宮式切向密封結構泄漏量的算法正確,兩種切向密封結構的泄漏量均隨相鄰壓縮腔壓差的增大而增大,迷宮式切向密封結構的泄漏量占無迷宮切向密封結構泄漏量的比例基本恒定,本研究的算例中,該比例為58.9%,說明迷宮式切向密封結構的密封性能明顯優(yōu)于無迷宮切向密封結構的密封性能。 為提高渦旋壓縮機的徑向密封性能,提出并設計了迷宮式徑向密封結構。分析了該結構的迷宮綜合效應,根據徑向泄漏的特點,推導得出了無迷宮徑向密封結構和迷宮式徑向密封結構泄漏量的計算式,計算了兩種徑向密封結構的泄漏量。設計并建立了測定徑向密封結構泄漏量的實驗臺,測定了無迷宮徑向密封結構和迷宮式徑向密封結構的徑向泄漏量。對比兩種徑向密封結構泄漏量的實測值和理論計算值表明,理論推導得出的計算無迷宮徑向密封結構和迷宮式徑向密封結構的泄漏量的算法正確,兩種徑向密封結構的泄漏量均隨相鄰壓縮腔壓差的增大而增大迷宮式徑向密封結構的泄漏量占無迷宮徑向密封結構泄漏量的比例基本恒定,本算例中該比例為79%,說明迷宮式徑向密封結構的密封性能優(yōu)于無迷宮徑向密封結構的密封性能。 本研究的主要成果及創(chuàng)新在于,通過理論分析和實驗測試得出,導致變頻渦旋壓縮機在低轉速下壓縮性能變差的主要原因是低轉速下泄漏的增大,提出了減小泄漏、提高變頻渦旋壓縮機壓縮性能的三種方法,即彈力襯套機構、迷宮式切向密封結構和迷宮式徑向密封結構,通過理論計算和實驗測試證明了這三種方法可減小泄漏,從而可提高變頻渦旋壓縮機的壓縮性能,并可拓寬變頻渦旋壓縮機的頻率適用范圍。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH45

【引證文獻】

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1 胡東旭;航空發(fā)動機篦齒結構流動特性的實驗研究[D];北京交通大學;2014年

本文編號：2801306