3. 数据比较 3.1阀片厚度
压缩机的性能以及损失随阀片厚度的变化。阀片厚度较薄时,0.83t相对1t冷冻能力和输入功率基本没有差别。当采用1.25t时随着输入功率的增加EER有所下降,这是因为过压缩损失增加了17%。由此可知当阀片过厚时,阀片刚性过大,排气过程中阀片快速关闭,致使气缸内压力增加,过压缩损失也大幅度地增加。因此我们必须避免由于采用过厚的阀片,而导致过压缩损失剧增的现象。
表1 阀片厚度与损失的关系
项目0.83t1.0t1.25t
性能冷冻能力%100.12100.0099.92
输入功率%99.85100.00100.43
EER%100.31100.0099.48
效率体积%100.00100.0099.89
损失过压缩%92.86100.00116.67
全再、热、漏%101.19100.00101.19
规格阀片厚度%83100125
阀片升程%100←←
阀片有效长度%100←←
工具角度%100←←
3.2阀片升程
通常,阀片的升程对压缩机的性能有着较大的影响,但在本次研究中的1H~2H范围内基本没有影响。当阀片升程过小时,阀的有效流通面积变小,导致过压缩损失剧增,相反升程超过适当大小时,对过压缩损失的改善也毫无帮助。另外当升程过大时,阀片的挠曲应力增加,可靠性下降,因此在满足最佳性能的前提下,升程应取最小值。
3.3有效阀片长度
当采用有效长度为1.24L的阀片时相对1L阀片EER有所增加。这是因为排气过程中,过压缩损失有所降低,并且长阀片相对短阀片,即使作用力相同,但因力臂和力矩大,其开启性能以及持续性能良好,这有助于减少过压缩损失。因此在允许空间范围内,并且在无逆流损失递增的范围内应加大有效阀片长度,这对过压缩损失的改善具有良好的效果。
3.4刀具角度
众所周知,排气口的刀具角度对过压缩角度和再膨胀角度的影响很大,且两损失间存在互补关系。加大刀具角度时,过压缩损失下降,但余隙容积的增加导致再膨胀损失的增加。因此对两损失互补关系的优化设计尤为重要。
加大后的刀具角度1.65θ相对基准角度1θ,其相应的压缩机输入功率稍有下降,但冷冻能力的下降幅度较大,因此最终EER也下降。根据该结果,若从冷冻能力方面考虑,随着刀具角度的增加,余隙容积增加,体积效率下降,冷冻能力也降低。另外,若从输入功率方面考虑,随着排气的延迟,排气行程缩短,过压缩损失有较明显的改善,输入功率下降,但是由于冷冻能力有大幅度的降低,最后导致EER下降1.4%左右。由此可知,刀具角度的变化对性能的影响程度较大,所以必须优化该设计,提高压缩机性能。
表2 工具角度与损失的关系
项目1.0θ1.65θ
性能冷冻能力%100.0097.99
输入功率%100.0099.42
EER%100.0098.56
效率体积%100.0097.89
损失过压缩%100.0092.31
全再、热、漏%100.00101.75
规格阀片厚度%100←
阀片升程%100←
阀片有效长度%124←
工具角度%100165
4. 结论 以R410a用旋转式压缩机排气系统为对象,在一定范围内对各性能参数进行实机状态下的性能实验以及P-V实验后的分析,可得出以下结论。
(1)阀片过厚时,在排气过程中产生压力的二次上升现象,导致过压缩损失的增加。另外基准厚度和过厚厚度之间存在约0.8%的EER差异。
(2)本次研究结果表示,阀片升程量对性能的影响甚微,这是因为在对象能力范围内的设计中,已经确保了充分的升程量。
(3)有效阀片长度长时,相对短时在排气全过程中过压缩损失小,这是因为采用长阀片时力臂和力矩较大,能够改善阀片的开启性能和持续性能。另外,在阀片长或短的两个状态下,其EER约有0.7%的差异。
(4)加大排气口的刀具加工角度时,过压缩损失下降,输入功率下降,再膨胀系数增加,冷冻能力大幅下降,导致EER约下降1.4%,由此可知两种损失之间存在互补关系。
(5)在有限范围内对性能参数进行定量分析的结果可知,最好与最差之间存在约3%的EER差异,相信上述数据能够对R410a用高效率旋转式压缩机的研究起到一定的作用。