无中间补气时的中间压力优化方案

时间：2023-07-01 理论教育 版权反馈

【摘要】：此外，由式可知，中间压力pFT分别对吸气和排气压力变化率的比值随压缩机的压力比pdis，HS/psuc，LS和压缩过程多变指数m的增大而升高，随容积比Rc的增大而减小。图2.58R-410A双级压缩中间压力随容积比变化曲线

无中间补气时的中间压力优化方案

当低压级气缸排气阀打开后，低压级排气腔内的制冷剂气体向高压级吸气口流动，对于级间无换热情况，这一过程可视为等焓节流过程，过程中的压差相对中间压力较小可忽略，低压级排气和高压级吸气的状态参数相同。为简化分析，假设气体近似服从理想气体状态方程，压缩过程近似服从理想气体多变压缩过程。

（1）两缸工作模式运行

基于理想气体多变压缩过程方程式，并用高压级吸气状态参数替代低压级排气状态参数，中间无补气时，低压级排气至高压级吸气过程中遵循质量守恒定律，则有

p_FT（η_v，HSf_HSV_rev，HS）^m=p_suc，LS（η_v，LS1f_LS1V_rev，LS1）^m （2.69）

式中　f_HS——高压级气缸轴的旋转频率，单位为Hz；

f_LS1——低压级定容气缸轴的旋转频率，单位为Hz；

V_rev，HS——高压级气缸的容积，单位为m³；

V_rev，LS1——低压级定容气缸的容积，单位为m³。

由于为同轴驱动，所以高压级气缸与低压级气缸轴的旋转频率相同，有

f_HS=f_LS1

因此，式（2.69）可表示为

式中　R_c1=V_rev，HS/V_rev，LS1——高压级气缸容积与低压级定容气缸容积之比。

联立求解式（2.67）、式（2.68）和式（2.70），整理得

（2）三缸工作模式运行

同样，基于理想气体多变压缩过程方程式，有

p_FT（η_v，HSV_rev，HS）^m=p_suc，LS（η_v，LS1V_rev，LS1+η_v，LS2V_rev，LS2）^m （2.72）

式中　V_rev，LS2——低压级变容气缸的容积，单位为m³。

由式（2.67）、式（2.68）和式（2.72）可推导出

式中 ——高压级气缸容积与低压级定容气缸和变容气缸容积之和之比。

将式（2.71）和式（2.73）中的R_c1和R_c2用R_c代替，则式（2.71）和式（2.73）可以统一写成

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2.中间压力与吸气压力和排气压力的关系

设

则式（2.74）可表示为

p_FT=p_suc，LSY^m （2.76）

分别对p_suc，LS和p_dis，HS求导数，有

压缩过程多变指数m与多个因素有关，确定其数值非常复杂。整体考虑压缩机的运行过程时，多变指数m与等熵指数κ接近。为了便于分析，这里取m=κ。由于κ>1，所以根据幂函数的性质可知式（2.77）和式（2.78）的右侧均为正值。

因此，在吸气压力p_suc，LS恒定时，中间压力p_FT随排气压力p_dis，HS升高而升高；同样，在排气压力p_dis，HS恒定时，中间压力p_FT随吸气压力p_suc，LS升高而升高。

R-410A双级压缩循环热力计算参数同表2.2，中间压力随吸气压力和排气压力变化的计算结果如图2.57所示。从图2.57a可见，在蒸发温度为-50～20℃范围内，冷凝温度为45℃时（对应排气压力为2717kPa）中间压力随吸气压力的升高而升高；从图2.57b可见，蒸发温度为10℃时（对应吸气压力为1081kPa），在冷凝温度为35～65℃范围内，中间压力随排气压力的升高而升高。这与理论分析趋势一致。

图2.57　R-410A双级压缩中间压力随吸气压力和排气压力的变化曲线

为了进一步分析吸气压力p_suc，LS和排气压力p_dis，HS对中间压力p_FT的影响，对比式（2.77）和式（2.78）可得

式（2.79）右侧是关于压缩机压力比p_dis，HS/p_suc，LS的增函数。当p_suc，LS=p_dis，HS时，式（2.79）取最小值为（a/b）/R_c。由于a/b≈12，双级压缩机的容积比R_c<1，因此，式（2.79）右侧恒大于12。因此，中间压力p_FT随吸气压力p_suc，LS的变化率大于随排气压力p_dis，HS的变化率，即吸气压力p_suc，LS是影响中间压力p_FT的主要因素。从图2.57可见，中间压力随吸气压力变化曲线的斜率明显大于随排气压力变化曲线的斜率，与理论分析趋势吻合。