电动汽车涡旋压缩机内油气分离器的研究

通过数值模拟的方法研究了电动汽车涡旋压缩机在不同转速工况下,进口结构对油气分离器的流场和性能的影响.采用RSM模型对油气分离器内的气相流场进行模拟计算,同时利用DPM模型对4种分离器的油滴轨迹进行追踪.研究结果表明:进口结构变窄将促使油气分离器内部流场具有良好的对称性,并随着转速的提高,不同进口结构分离器的压降都呈抛物...     

一种内置旋流叶片的新型旋风分离器

提出一种新型旋风分离器,与传统旋风分离器相比,在分离器内外涡旋交界面处设置一组沿气流旋转方向由内向外的旋流叶片,以阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区。基于CFD,采用雷诺应力模型与离散相的随机轨道模型,对分离器进行气固两相流动数值模拟,比较分析添加旋流叶片前后的分离器性能。对常规及添加旋流叶片的旋风分离器的压降、分离效率与入口气流速度的关系进行了试验研究。试验结果表明,与传统分离器相比,添加旋流叶片的旋风分离器在入口流速较小时,总效率提升明显;在入口流速较大时,添加旋流叶片后的分离器压降略有增大,分割粒径减小显著。添加旋流叶片使分离器的分离效率得到提升,对小粒径颗粒的分离效率提升作用尤为明显。     

电动汽车空调涡旋压缩机油气分离性能的研究

为探寻电动汽车空调涡旋压缩机中油气分离规律,利用FLUENT软件对不同进口方式和不同进口速度下的油气分离器进行了数值模拟,先用RNGκ-ε模型计算连续相的压缩气体,得到分离器内旋转流场的流线、压力及速度分布规律,再用DPM模型加入离散相的液态油滴进行计算,得到了油气分离效率。对比分析两相流场的模拟结果,得到入口方向和进口速度对分离效率的影响规律,为油气分离器的优化设计提供了理论依据。     

内置涡核破碎翼参数对旋风分离器性能影响的仿真研究

内置涡核破碎翼旋风分离器具有保持较高效率同时降低压降的特点。研究涡核破碎翼参数对分离器性能的影响有重要的意义。本文利用计算流体动力学方法(CFD),采用雷诺应力模型(RSM)和离散化模型(DPM),模拟涡核破碎翼参数对分离器性能的影响。结果发现:随着相邻涡核破碎翼间距增大,分离器收集效率及压降均呈现缓慢增长趋势,而随着每组涡核破碎翼个数增加,分离器收集效率及压降均呈缓慢下降趋势。     

叶片组结构对气液旋风分离器性能的影响

旋风分离器圆柱内的叶片组结构影响旋风分离器的速度场、压降及收集效率。利用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)分别对加入叶片组前后的旋风分离器模型进行了流场、压降及分离效率的计算分析。结果表明:加入叶片组结构后在叶片两侧轴向速度靠近中心侧增大和靠近壁面侧减小;对比发现溢流管口处的叶片直径为G=60,70,80 mm的叶片组,随着叶片直径G的增大,在中心区域准强制涡内切向速度增大,在自由涡内切向速度出现了大波动。     

以空气为工质的含油涡旋膨胀机性能的试验研究

搭建了以压缩空气为工质的涡旋膨胀机性能测试平台,研究了涡旋膨胀机润滑油量和进出口工质参数对其输出性能的影响。结果表明:油气比在0.4%~10.0%范围内涡旋膨胀机输出功率和效率稳定不变;涡旋膨胀机输出功率随进出口压比的增大而增大,等熵效率受欠膨胀损失影响随进出口压比的增大而降低;涡旋膨胀机输出功率、等熵效率和容积效率均随转速的增大而增大,机械效率随转速的增大而降低,膨胀机运行效率在转速为2600r/min时达到最大值58.9%。     

转速对变频涡旋压缩机多变效率的影响研究

提出了涡旋压缩机的多变效率,分析并得出了转速对多变效率中有效能量头、泄漏损耗、涡盘摩擦损耗及气体流动损失的影响规律.通过实例说明了这些规律在变频涡旋压缩机设计中的作用.     

双涡圈涡旋压缩机平衡问题分析

双涡圈涡旋压缩机的涡旋齿是对称性的,即不需要进行一次平衡,又增加了涡旋压缩机的稳定性;详细分析了双涡圈涡旋压缩机动涡盘的受力情况,从新给出动涡盘的倾覆力矩计算模型;得出双涡圈涡旋压缩机只能开设一个背压孔和背压压力随背压孔中心展角增大而减小的结论;给出了背压孔被盖住时临界状态的曲轴转角计算公式;验证了平均背压力与背压孔中心展角几乎成正比。研究结果可在双涡圈涡旋压缩机的设计和研究中直接应用。     

电动涡旋压缩机动涡盘的轴向平衡问题研究

现有电动涡旋压缩机的动涡盘沿主轴轴线方向受到轴向气体力和轴向平衡力作用,而轴向平衡力由于电动涡旋压缩机经常在变转速工况条件下运行而频繁变化,导致动涡旋盘轴向受力的不稳定性,进而影响压缩机性能。针对这一问题,利用FLUENT滑移网格技术,模拟了平衡块在不同转速下对背压腔内润滑油搅动的瞬态过程,得到了润滑油的速度云图和流线图,并发现平衡块搅动会引起轴向平衡力周期性波动,且随转速的增大,轴向平衡力幅度增大,而平均轴向平衡力减小。最后结合轴向平衡力与轴向气体力随主轴转角的变化规律,提出了变相位协调叠加轴向力的优化设计方法,计算发现该方法可使轴向平衡力振幅减小,动涡盘运行更加平稳,可为电动涡旋压缩机设计提供依据。     

排气管内置壁面厚度对旋风分离器性能的影响

针对旋风分离器的排气管内置壁面厚度对其流场和分离性能的影响。采用数值试验模拟分析了旋风分离器的对应于7组不同排气管内置壁面厚度下的速度云图、压降值、切割粒径以及速度矢量的变化情况。结果表明,随排气管内置壁面厚度的逐渐增大,其筒体段和锥体段的整体切向速度依次减小,在筒体段下半部分和锥体段,当内置壁面厚度大于等于0.1D时,中心位置存在二次涡流现象且对其分离效率会产生负影响;随排气管内置壁面厚度的增加,整体轴向速度基本依次增大;随排气管内置壁面厚度的增加,压降值依次减少,切割粒径先略微减少然后一直增大,壁面厚度为0.025D时,其分离效率为最优;随排气管壁面厚度的增加,在排气管内置壁面的正下方,逐渐形成涡旋,并且涡旋强度逐渐增大。忽略旋风分离器排气管内置壁面厚度变化,会造成性能预测和数值模拟上的偏差。     

旋风分离器不同排气管形状对性能影响研究

目前针对旋风分离器排气管的研究主要围绕排气圆管直径与内伸长度进行,而排气管内伸部分形状变化对分离器性能有着重要影响。在一个标准Stairmand型分离器基础上,建立了排气管圆管直径变化和圆管内伸部分进行"内缩型"及"内扩型"改变等3组共9个分离器模型,采用流体力学方法计算其分离效率和压降,讨论不同模型性能之间的关系:分离器分离效率会随着排气管圆管直径的减小而明显提高,但压降也随之大幅增加,提升分离效率和减小压降构成矛盾的优化目标;当排气管直径大于0.4D后,排气管内伸部分"内缩型"改变可以提高分离效率,而"内扩型"改变会小幅度降低分离效率却较大幅度减小了压降。这为不同优化目标(提高效率或降低压降)的旋风分离器排气管结构设计提供参考依据。     

高压腔涡旋压缩机曲轴油路流场分析

涡旋压缩机曲轴油路压降是影响压缩机供油系统高效运行的关键,油路压降太大会使背压过小,从而导致压缩机动静涡旋盘之间发生端面泄漏;油路压降太小则会使背压过大,加剧动静涡旋盘之间的摩擦磨损。针对此问题,通过理论计算和数值模拟,研究了油道直径、润滑油温度、主轴转速、润滑油流量、曲轴油道缓弯管角度、油道偏心距等参数对压降的影响,并分析了曲轴油路的流场变化。结果表明油道直径和润滑油流量对压降变化影响最大,增加油道直径可使压降最高降低81.1%,减小润滑油流量可使压降最高降低90.29%,润滑油温度对压降的影响次之,压缩机主轴转速、曲轴油道缓弯管角度和油道偏心距对其影响最小。     

迷宫式油气分离器运行参数对分离性能影响的试验研究

对某新型六缸天然气气体机的油气分离器进行了试验研究,初步探索了运行参数对分离器内部温度、压力损失和分离效率的影响。试验结果表明,窜气量的变化会对油气分离器的内部温度、压力损失、分离效率产生影响:在不同的窜气量条件下,迷宫式油气分离器内部的温度变化趋势基本一致。随着窜气量的增大,油气分离器内部的整体温度升高;精滤孔板处的压力损失量最大,且随着窜气量的增大而增大;分离效率随窜气量的增大而不断提高。     

旋风分离器进气管结构改进的数值模拟研究

采用数值模拟和试验相结合的方法,首先通过试验数据与数值模拟结果的对比,在验证了数值模拟结果准确性的基础上,研究了缩口对旋风分离器流场结构及压降和分离效率的影响。研究结果表明:缩口对维持流场的稳定性具有较好的效果,且能够较大的减小升气管外壁的低速区。旋风分离器的压降和分离效率随缩口角度的增大而增大,当缩口角度为20°时,压降增加较小且对分离效率的提升较大,因此最佳的缩口角度为20°。     

旋风分离器高温高浓度性能试验研究

为预测高温下浓度对旋风分离器分离性能的影响,选用一个直径为300mm的切流反转式旋风分离器在温度673K,入口浓度2-60g/m3范围内进行试验研究。试验用中位粒径为16.47μm的滑石粉作为粉料,试验测得了不同浓度下旋风分离器的分离效率与压降。结果显示,相同入口气液速度下,分离效率与压降均随浓度的升高而降低。     

轴流式分离器的结构开发及综合性能评估

在分离器中安装内通道来减少粒子的二次夹带现象,提高分离效率。通过实验分析有、无内通道对分离器综合性能的影响,使用雷诺应力模型分析流体流场并通过离散相模型预测粒子的运动轨迹。结果表明：含有内通道的分离器最大分离效率为96.15%,压降为1 765 Pa,其可以抑制二次夹带现象,提高分离效率。但同时内通道增加了气流的沿程阻力和局部阻力,使压降高于常规分离器,增大了粒子在气流中的惯性,使粒子运动更加混乱。     

双工作腔滑片压缩机的试验研究

介绍了电动汽车空调用双工作腔滑片压缩机试验研究倩况，并依据测试结果分析了转速及蒸发温度对压缩机制冷量、输入功率、COP及容积效率等性能的影响，最后通过和电动汽车空调用涡旋压缩机的COP比较，进一步说明：双工作腔滑片压缩机比较适合电动汽车空调系统使用。     

径向间隙对涡旋压缩机性能的影响

针对涡旋压缩机各压缩腔之间的泄漏问题,对不同径向间隙工况下的涡旋压缩机内部流场特性进行了研究。首先,建立了某型涡旋压缩机真实尺寸的流体域模型,分析了涡旋压缩机工作腔内流动应遵循的规律;然后,利用PumpLinx软件生成了涡旋压缩机流体域结构化网格,并对其不同径向间隙工况下的内部流场进行了数值模拟;最后,研究了径向间隙对涡旋压缩机压力、进出口的质量流量、动涡旋盘的轴功率等特性的瞬态和平均值影响规律。研究结果表明：涡旋压缩机中同一压缩腔的压力分布均匀,而温度分布不均匀,径向间隙越大,则温度不均匀性越明显;当径向间隙从0.02增大到0.08时,压缩机进出口平均质量流量减少,容积效率从92.7%下降到67.9%,而动涡旋盘的平均轴功率增加18.7%;因此,控制径向间隙对改善压缩机动涡旋盘受力不均匀性,提高压缩机的容积效率,减少其功耗具有重要意义。     

旋风分离器内置导流叶片的流场分析

旋风分离器是油气开采领域除砂的核心设备,为研究结构对分离效率的影响,新设计了一种内置的导流叶片,基于CFD采用fluent软件对新型旋风分离器进行流场分析。结果表明：内置导流叶片的旋风分离器切向速度最大值比传统Stairmand分离器有显著提升,径向速度小幅降低,轴向速度减小并延长颗粒停滞时间。入口风速为15m/s时压降提高了15%,随着入口风速的提高压降升高的幅度越来越小,在25m/s时,压降升高11%。针对粒径2.5μm以下颗粒的分离效率平均提高了11%～19%,该研究为旋风分离器后续设计提供一定的指导意义。     

转速对变频涡旋压缩机压缩性能的影响研究

转速对变频涡旋压缩机压缩性能的影响规律尚不完全明确。为探寻转速对变频涡旋压缩机压缩性能的影响规律,从理论上分析了转速对变频涡旋压缩机单位曲柄转角下的排气量、压缩终了内压力及单位质量有效气体获得的多变压缩能量头的影响规律。理论分析发现,受转速引起的泄漏量变化的影响,单位曲柄转角下的排气量、压缩终了内压力及单位质量有效气体获得的多变压缩能量头均随转速的降低而减小,说明变频涡旋压缩机在低转速下的压缩性能欠佳。试验测试结果证明了理论研究所得结论的正确性。研究结果对变频涡旋压缩机的研发和使用有较强的指导意义。