喷油螺杆压缩机工作过程的研究及应用

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喷油螺杆压缩机工作过程的研究及应用

西安交通大学

摘

要

彭学院

邢子文

崔天生

张小军

束鹏程

!

以准确量化喷油的影响为重点对喷油螺杆压缩机工作过程进行了研究。除

了建立工作腔内压缩气体的热力学模型外，着重分析了油在工作腔内的运动及分布状况，并在此基础上建立了反映喷油影响的数学模型。为了验证数学模型，除了进行常规的热力性能参数及!"#图测试外，还利用现代激光测量装置，对喷油雾化效果、油在工作腔内的运动及分布状况等进行了观察、测试。最后介绍了应用上述研究结果进行喷油螺杆压缩机优化设计的实例。

关键词

螺杆压缩机

喷油

工作过程

!$#应用

化、油的运动与分布作了探索性试验研究。

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工作腔内油的运动及分布

喷油对螺杆压缩机可以起到冷却、润滑、密封及降噪的作用，因而对其性能具有重要影响。但油在工作腔内高速运动，将带来功率损失。尽管人们对喷油的重要影响已有直观认识，但对喷油螺杆压缩机工作腔内所发生的一切仍然知之甚少，对喷油参数的设计也是全凭经验，结果常常使得设计出来的压缩机热力性能不理想。所以，有必要以喷油为重点对喷油螺杆压缩机的工作过程进行系统的研究，从而在保证冷却、润滑、密封及降噪作用的前提下，使喷油引起的附加功耗降到最小。

目前有许多描述喷油螺杆压缩机工作过程的数学模型，它们大多基于质量、能量守恒方程及气

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体状态方程。这些数学模型的主要差别在

工作腔内的油主要来自喷油孔口，喷油流量的计算公式为：

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值得注意的是，除了喷油以外，还有两种途径泄漏到吸气腔的油随同进气使油进入工作腔：（%）一起回到工作腔；（+）相邻工作腔之间的油气混合物泄漏。在用连续方程描述工作腔内油的质量守恒时，这些因素不能忽略。

喷入工作腔的油被不同程度地雾化，雾化的效果可用油粒大小的分布函数表示：

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从总体上反映油雾化效果的参数用索特尔平均直径表示，其计算公式为：（1234.5）

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于：描述诸如油气混合物泄漏、油气之间的换热、喷油带来的搅拌损失及剪切摩擦损失等现象时存在差异，而这些现象恰恰很难用一个通用的公式表达出来。事实上，在数学模型上产生各种差别的主要原因是人们对喷油螺杆压缩机工作腔内的油分布尚不清楚。因此，一个好的喷油螺杆压缩机工作过程数学模型应建立在对工作腔内油的分布作出合理分析的基础之上。

本文对工作腔内油的运动、分布作了分析，并将喷油对工作过程的影响体现到数学模型中去。为了验证所建立的数学模型，作者测试了一台样机在不同工况下的热力性能及!"#图，同数值

模拟结果进行了对比。此外，作者借助于现代激光测试设备———粒子成象速度计（!$#），对喷油雾

!本文研究系西安交通大学科学研究基金项目

收稿日期：+***—*8—%H

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作者对喷油雾化效果进行了专门研究，结果发现：螺杆压缩机的喷油雾化效果并不理想，在某些情况下，如喷油孔口过大或过小，喷油压力太低等，喷油几乎达不到雾化效果。尽管如此，采用上述“油滴”模型，将使油的运动、传热计算简化，况且，只要适当调整油滴直径，这种模型可以适用于各种喷油雾化计算。

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