吸排气压力对线性压缩机性能影响分析

时间:2020-10-07 14:36:52 机电毕业论文 我要投稿

吸排气压力对线性压缩机性能影响分析

  摘要:对电冰箱而言,压缩机在其中占据着非常重要的作用,与此同时也是电力消耗的重要组成部分,占据电冰箱与空调能耗的83%左右。目前复式压缩机在电冰箱中占据着主导的位置,但是相对而言,机械的整体效率比较低。在应用封闭压缩机输入功率中,只有50%左右的功率被应用。本文就系排气压缩机对线性压缩机性能的影响进行分析。

  关键词:系排气压力;影响;线性压缩机性能

  线性压缩机相对于复式压缩机来说,活塞收到的径向力减小,同时摩擦力也相对减少,这就提升了压缩机整体的工作效率,并且线性压缩机活塞行程会随着输入电压的变化而发生变化,因此,启动与调节压缩机相对而言比较容易,这样也就有效减少了点击频繁启动能量的消耗。观察LG实验数据我们可以得知,300L的冰箱如果用线性压缩机的话,总体电能可以节省25%。机器在运行中,活塞位移所生成的大小、位移的上止点在受到电击驱动里影响的同时,还会受到压缩机进排气压力的影响。

  一、系统模型

  在永磁材料研究不断深入的过程中,要想取代传统冰箱压缩机,动圈式线性压缩机最有可能。动圈式线性压缩的动子由动圈和活塞固定连接所组成,动圈在贴心和永久磁铁之间的空隙中间,气缸顶部设置排气阀,而活塞顶面上也同时布置着进气阀。当电流通过动圈时,活塞在磁场的变动下会受到和电流同频率的推动机振力,这样就会促使动圈式线性压缩机的动子形成进行往复运动,进而达到压缩气体的目的。动子的往复运动从本质上来说就与动力学、电磁学与热力学以及控制工程学等相关学科相关,进而可以将该系统模型分成为机械、电磁及热力学三个系统。

  1.1 机械系统

  当系统在运行时,机械系统组成了动子。活塞受力图和机械系统的结构图,见图1。

  通过牛顿第二定律就可以了解到,机械系统强迫震动微方程式 可以表示为:

  在这个方程式中,x(t)表示的是活塞离开坐标原点的距离m;t表示为时间s;m表示运动过程中的质量,其中主要包括了连接板、活塞、动圈与1/3的弹簧质量,单位为kg;c则表示为线性阻尼系数,包含电磁阻尼与活塞摩擦阻尼,Ns/m;方程式中的k是用来表示弹簧的刚度,N/m;fe为电磁驱动里N;fg为气动力N;ff表示为摩擦力,通常情况下摩擦力是相对较小的,可以合并到线性阻尼N中。

  1.2 电磁系统

  动圈在进行往复运动的时候,就会产生一定的电动势,其中电动势微εd与产生电动势εg,用式子表示则为:εi=εd+εg。在电动势欲外加电源电压共同作用的情况下,就会产生回路电流i,在此过程中线圈电阻R会形成电压降UR,通过克希荷夫定律与电磁关系就可以得到电压微分方程:

  方程式中,Re为等效电阻Ω,Be为磁场磁通密度T,le为导线有效长度m,le为等效电感H。

  1.3 热力学系统

  通过质量守恒、能量守恒以及气体状态三方面的方程,可以获得压缩机气缸容积内状态发生变化的全过程。依据热力学的'第一定律,能够将外界对控制容积做功表示为正,不计进、出控制容器气体动能与势能,这样可以将控制其内容积压力变化规律用方程式表示为:

  方程式中,m为控制容积气体的质量kg,v为气体速度m/s,h为焙值kJ/kg,Q为交换热量kW,控制容积分别为p、T、Vc,压力表示为Pa;温度用K表示;体积则为m3,o表示出口。

  二、压缩机受吸气压力影响

  压缩机在标准状态下运转,参数没有发生任何变化,吸气压力在0.5MPa、0.6MPa与0.8MPa等情况下会对排气压力产生不同的性能影响。从实际的运行状态就可以了解到,在吸气压力不断提高的时候,压缩机的制冷量与排气量比例会不断增加,吸气压力、压比与容积系数都会对压缩机的指示功率产生影响。如果吸气压力不断增加,压比将会减小,这时,容积系数将会增加,随之压缩机的指示功率也随之增加。从这就可以看出,电功率也在不断增大,吸气压力不断增大的时候,压缩机所消耗的电功率却会增加,增幅会远远高于制冷的幅度。所以,吸气压力的升高会使压缩机的功率产生降低趋势。

  三、压缩机受到排气压力的影响

  在平时应用的状况下,参数没有发生变化,吸气压力在0.051MPa、0.062MPa与0.081MPa的时候,排气压力发生变化就会引起压缩机发生变化。在吸气压力与吸气温度不发生变化的情况下,压缩机的制冷量、电功率与排气量以及性能指数值都会有所降低。产生这种结果的主要原因就是在排气压力不断增加的时候,压比会持续升高,使得排气量在不断加强的情况下,即使在吸气值与密度保持一定,饱和液体的值会不断地增加,这样就导致了压缩机单位制冷量逐渐下降。在压缩机运行制冷量不断下降的时候,压缩机的循环性能指数也会相应的下降。在实际启动压缩机的时候,排气压力并不会发生变化。但是在压缩机刚开始使用的时候,排气压力处于零状态。在此种情况下,如果没有将输入功率调低,将会产生不利影响。与此同时,在制冷工艺需求的过程中,压缩机的排气量与排气压力会随着变化而发生改变。

  四、结语

  在压缩机吸气压力不断升高的情况下,制冷量与电功率会不断增加,即使电功率与制冷量同时增加,但是制冷量的幅度显然低于点高功率。因此,在此种情况下应当尽可能保持压力稳定,不可将吸气压力升得过高。与此同时还应当注意压缩机运行的经济性能。

  参考文献:

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