半封闭变频螺杆制冷压缩机降噪方法及试验

变频螺杆制冷压缩机因其部分负荷节能特性已成为一种螺杆制冷压缩机的发展趋势,宽频的脉动噪声是限制其市场应用与竞争力的关键因素。基于变频螺杆制冷压缩机结构特点与噪声原理,提出排气端面脉动衰减装置和排气管路消声器两种降噪设计方法,并通过试验研究分别验证了各降噪方法的有效性。研究结果表明,排气端面衰减装置对压缩机不同位置的噪声都有衰减作用;排气管路消声器只对排气侧噪声有显著削弱;同时采用两种降噪方法后,压缩机不同转速下平均降噪效果能达到5.0～10.0dBA,压缩机运行噪声不高于85.5dBA,且压缩机平均降噪效果随转速增加而增强。基于上述研究结果,排气端面脉动衰减装置和排气管路消声器两种降噪方法都能降低排气侧基频和倍频噪声,进而促进变频螺杆制冷压缩机的技术发展。     

部分负荷下螺杆压缩机电机内流动与换热研究

制冷用耐氟利昂三相异步电动机广泛应用于半封闭螺杆制冷压缩机中,由压缩机吸气冷却电机。为研究冷媒对电机的冷却效果,考察冷媒流经电机后的温升及压力损失对压缩机性能的影响,确保电机安全可靠地长期运行,基于流体网络和等效热路理论建立了部分负荷下半封闭螺杆制冷压缩机用电机内流动与换热数学模型,并对其进行了试验验证,分析了不同负荷下定子绕组温度分布,冷媒温升和压降,以及压缩机功耗和容积效率等宏观性能参数的的变化趋势。研究表明,定子绕组温度和冷媒流经电机后的过热度随负荷下降而快速上升,不可逆损失增加,为保证电机绝缘可靠性和效率,应避免压缩机在过低负荷下长时间运行。     

空气源热泵系统无霜化及除霜方法概述

空气源热泵因性能稳定、使用方便等特点在房间供暖与空调等领域得到广泛应用,冬季室外换热器表面结霜和除霜是影响其系统性能的主要因素。本文概括了空气源热泵系统的结霜条件、无霜化以及各类热力与非热力除霜方法,重点阐述了采用相变蓄热装置的各种热泵系统及除霜方法,对研究报导中应用的相变材料、蓄热换热器结构进行综述。最后对实现空气源热泵产品的无霜化或除霜高效化和持续供热的研究方向进行展望:可靠的吸附材料及其再生方法研发是通过干燥方法破坏除霜条件的技术需求;高压电场和超声波除霜方法需进一步完善,提高稳定性和经济性;蓄热除霜有很大的市场潜力,但需优化系统及蓄热换热器设计,并深入相变材料的研究。     

R134a/CO2复叠制冷系统的实验研究

针对R134a/CO2复叠制冷系统搭建实验台,研究不同工况下系统性能参数的变化规律,考查了压缩机效率对系统性能的影响,并与传统R404a系统性能进行比较。研究表明：在高温级冷凝温度48℃,低温级蒸发温度-30℃,冷凝蒸发器传热温差为3℃的工况下,CO2冷凝温度为-2℃时系统COP出现最大值,并在最优值±5℃内系统性能变化不大;不同实验工况下,CO2压缩机绝热效率最大偏差不超过4%,影响系统制冷量的主要因素是压缩机的容积效率;相同工况下,R134a/CO2复叠制冷系统性能可比常规R404a系统性能高3%。     

大型船体钢结构车间焊接烟尘浓度分布研究

某船体结构焊接车间焊接强度大、工位密集且车间跨度大,烟尘难以排除,造成车间内烟尘浓度超标,严重危害员工身心健康。本文通过建立焊接车间模型,基于气固两相离散粒子模型(DPM)对车间内焊接烟尘颗粒进行了数值模拟,分析了烟尘瞬态空间分布以及浓度变化,并提出一种增加开窗率和屋顶通风器的改进措施来提高车间通风率,加快烟尘排出室外。为了验证优化方法的有效性,进一步对车间内焊接工位的烟尘浓度进行了实验验证。模拟结果表明,焊接烟气消散所需的时间减少了50%,优化后焊接烟尘浓度最高值从7.2 mg/m~3降至3.73 mg/m~3,满足国家标准要求。实验结果与模拟结果吻合,证明了增加开窗率可以很好地改善焊接车间内工作环境,同时也说明DPM瞬态模拟方法能准确预测烟尘浓度分布,可为今后焊接车间除尘改造设计提供理论参考。     

基于适定工质的准二级压缩循环在高温工况下的 特性研究

以经济器补气的准二级压缩循环为研究对象,在40～65℃循环温升下选取R1233zd(E)、R245fa为代表性高温热泵工质,建立循环分析模型,调用软件Refprop查询工质物性进行理论仿真,在与单级压缩循环对比中分析了中间补气压力、一级压缩容积比、蒸发温度和冷凝温度对循环制热量、压缩机功率、COP的影响。结果表明:蒸发温度45℃、冷凝温度110℃的高温工况下,准二级压缩循环的制热性能优于单级压缩循环;最优相对补气压力系数1.1～1.3处,R1233zd(E)、R245fa的COP分别提高8.7%和11.1%;COP随一级压缩容积比增大而减小,工质COP减小率分别为2.7%和2.2%;COP随蒸发温度升高而增大,工质COP增加率分别为10.1%和10.7%;COP随冷凝温度升高而减小,工质COP减小率分别为9.7%和10.8%。     

半封闭螺杆制冷压缩机排气噪声模拟与试验研究

针对某R22半封闭螺杆制冷压缩机,通过动网格的划分建立充分考虑轴向排气孔口面积变化的排气流场模型,利用Fluent软件进行流场的动态数值模拟;将模拟得到的流场结果作为LMS的边界条件,模拟得到了双螺杆压缩机排气噪声频谱图;通过试验测量结果对模拟结果进行了验证;并进一步分析压缩机排气流道优化设计对气流脉动和噪声的影响。研究结果表明：模拟与试验的压力脉动最大值的误差在5%以内,噪声频谱的变化趋势基本一致;压缩机排气过程气流脉动主要集中在排气孔口处,并在排气腔内有明显衰减;光顺排气腔流道和增设周向排气导流槽,可有效减少排气过程的压力脉动;模拟和试验结果都表明：以模拟结果为依据的排气腔流道优化有效地降低了压缩机噪声,说明本文所述研究方法可指导半封闭双螺杆制冷压缩机的优化设计。     

采用螺杆膨胀机的ORC系统特性试验研究

有机工质朗肯循环（Organic Rankine cycle,ORC）能回收工业余热产生高压蒸气,并由膨胀机输出机械功,是一种具有广泛应用前景的节能技术。工质泵和膨胀机作为ORC循环运行的两大核心机械,实现不同热源流量或温度条件下,工质泵频率和膨胀机转速的匹配,可有效提高ORC循环效率。基于ORC循环的热力学分析,选用R245fa作为循环工质,采用适用性广、可靠性高的螺杆膨胀机,设计并搭建了ORC系统试验台,根据试验结果,重点研究螺杆膨胀机转速、工质泵频率及蒸发器出口过热度对系统性能的影响。结果表明：膨胀机转速的增加会使得系统中工质的循环流量上升,但对蒸发压力的影响较小;存在与工质泵频率相匹配的最佳膨胀机转速,使得系统的循环热效率达到最大;工质泵频率增加时,工质的循环流量和蒸发温度也随之增大,蒸发器换热量、膨胀机输出功率及系统循环热效率都有所上升;蒸发器出口过热度的变化基本不会影响系统热效率。     

单级/复叠双制式热泵干燥系统设计与试验研究

提出了一种单级/复叠双制式热泵干燥系统,通过不同模式的切换适应环境温度变化对系统制热量的影响,保障干燥系统的供热需求,同时利用干燥空气的循环加热可提高干燥室的供风温度。在此基础上,进一步开发了单级/复叠双制式热泵样机,并设计出相应的试验系统,根据试验结果对单级/复叠双制式热泵样机的变工况性能进行分析与讨论,结果表明:相同环境温度时,复叠模式的最高供风温度明显高于单级模式,两者差值随环境温度升高而减小;相同环境温度时,复叠模式制热量与能耗都高于单级模式,且两者能耗的差值随环境温度升高而增大;随着环境温度的增大,复叠模式的COP存在最优值,而单级模式的COP逐渐升高;高温级压缩机不同模式下运行压比差异较大,系统设计时需要合理选型。     

双螺杆压缩机及膨胀机在高温热泵与能量回收系统中的应用

随着节能减排、提高能效的需求增大,高温热泵和能量回收系统的研究及应用日益广泛。高温热泵主要有两种类型,一种是使用R245fa等高温工质的高温热泵,另一种是采用水蒸汽介质的高温热泵;能量回收系统也有两种形式,即有机工质郎肯循环(ORC)余热回收以及采用水蒸汽膨胀的回收系统。双螺杆压缩机及膨胀机作为此类系统的核心部件,对系统的性能有着重要的影响。本文介绍了双螺杆压缩机及膨胀机在这类系统中的应用情况,并给出了一些研究进展和应用案例。