2.2 影响压缩机排量的3个特性、固定容量压缩机建模

百科   2024-11-26 20:28   湖北  

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一、排量影响的因素:

在制冷系统的仿真思路中,我们可以把压缩机想象成是一个水泵(或者风机),制冷剂则为流体(水或者空气),压缩机制冷量的大小,取决于压缩机排出的制冷剂的流量;有了这个思维以后就很好理解,在做制冷系统压缩机的仿真当中,我们不需要考虑压缩机的形式,不管你是涡旋压缩机、活塞压缩机还是螺杆离心压缩机等,我们只考虑压缩机的排气量即可;压缩机制冷量的大小主要取决于压缩机出口的排气量,排气量是由那些来影响的呢?

几何特性:跟压缩机的机械结构有关,取决于压缩机内部压缩腔的体积大小(活塞的直径、活塞的行程等、涡旋盘的容积)、压缩腔内部的密封效果或者泄漏率,余隙容积等;一个完成的压缩行程产生的排量是多少?

电机特性:压缩机单次压缩的排量与机械特性/几何特性有关,单位时间内的排量则与压缩次数有关;驱动压缩机的电机转速可以选择固定或者可调。如果是固定转速,那么单位时间内压缩机的排气量是固定;如果可调转速,那么单位时间内压缩机的排量是变化的。

冷媒特性:我们必须明确,压缩机的吸气口或者说排气量,是以体积排量为计算依据的,但是在制冷量计算的时候,利用的是冷媒的质量流量。制冷剂在不同的吸气温度(吸气压力、过热度)下,其密度(比体积)是不同的;虽然对于压缩机来说,排气量一定的情况下,因为吸气比体积的不同,其整个制冷循环的冷媒质量流量是不同的;另外一方面,因为吸气压力和排气压力的不同,其等熵压缩效率不同,容积系数也不相同,因此压缩机的实际排气量也是不同的。

二、 定排量压缩机的建模
固定排量的压缩机指的是在压缩机运行的过程中,不考虑吸气比体积、吸排气的压力影响下,其排气量是固定,因此提供的冷媒流量也是固定的; 
再Amesim中,定排量的压缩机模型可以采用以下的元件进行建模:
该元件既可以做定转速定排量的压缩机模型,也可以做变转速变排量的压缩机模型;我们今天的课程主要学习下定排量的压缩机模型,以及里面参数详细设置的方法:
压缩机的模型分为三块参数:吸气、排气、电机侧;
端口1:吸气侧需要设置吸气口的制冷剂参数;
端口2:排气侧需要设置排气口的制冷剂参数;
端口3:电机侧需要设置电机的转速参数;
我们以此需要建立以下的模型,分别设置吸气侧、排气侧和电机侧的参数:
参数设置如下:
首先制冷剂类型我们选择R22:

压缩机吸气侧的压力源模型,我们选择压力和过热度模式,并通过K值,设定吸气压力为5Bar,吸气过热度为10℃。
压缩机参数设置界面:

系数定义选择“NO”
方法一:选择固定排量的设定参数:
选用常数排量的模式,容积效率、等熵效率、机械效率的设置具有三种方式:
常数:设定好固定的值;与吸排气压力、压缩比等无关,固定的数值
关联式:压缩比tau和转速N的关联式,比如(1-100)/(tau*N);
数据库:可以自己制作与压缩比、转速、吸排气压力等有关的数据库;
数据库:
打开数据库:
方法二:选择排量数据库
等熵效率和机械效率的设置与前面一致。
系数定义选择“YES”
除了需要设定固定排量和机械效率以外,需要设置好流量损失系数(4个值)和焓值损失系数(4个值);最终通过以下的计算方式来算出
我们以简单案例来设置如下参数:
等熵效率、容积效率、机械效率我们先按照默认值来设置,不做修改,如下截图:
电机转速设置为2900rpm;
压缩机的出口我们需要设置一个接收容器,可以采用以下两种:
我们选择前者,并设置压缩机的出口,制冷剂压力为15Bar,过热度为25℃;
仿真结果:
我们可以从压缩机的仿真结果得到很多需要的参数,比如压缩机的扭矩、制冷剂流量等参数,为后续制冷系统整体仿真提供需要的参数。
课后案例自学:

《未完待续》

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