降低壓縮機(jī)排氣溫度的措施分析及效果對(duì)比

張曉艷，張學(xué)偉，林創(chuàng)輝，黃浩亮

( 廣東申菱空調(diào)設(shè)備有限公司，廣東 佛山 528313 )

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降低壓縮機(jī)排氣溫度的措施分析及效果對(duì)比

張曉艷，張學(xué)偉，林創(chuàng)輝，黃浩亮

( 廣東申菱空調(diào)設(shè)備有限公司，廣東 佛山 528313 )

[摘要]通過對(duì)降低壓縮機(jī)的排氣溫度措施進(jìn)行歸納，得出最常見的噴液降溫和旁通熱氣降溫措施，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)論：在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，噴液降溫措施更能保證機(jī)組性能和穩(wěn)定運(yùn)行。

[關(guān)鍵詞]壓縮機(jī)；排氣溫度；空調(diào)；噴液冷卻；熱氣旁通

1引言

壓縮機(jī)排氣溫度過高是空調(diào)系統(tǒng)常見的故障之一，對(duì)于制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行至關(guān)重要。為此，國(guó)內(nèi)外專家對(duì)于降低排氣溫度也做了一些相關(guān)的研究和實(shí)驗(yàn)，日本失島龍三郎[1]等對(duì)R32制冷劑系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)采用膨脹閥降低吸氣干度來降低排氣溫度，但是會(huì)帶來壓縮機(jī)液擊的危險(xiǎn)。上海理工大學(xué)楊麗輝等[2]研究了滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)吸氣帶液對(duì)系統(tǒng)性能和排氣溫度的影響，得到干度在0.95～0.98時(shí)，制冷量和COP達(dá)到最大值。楊善文[3]、李慧玲[4]、曾建軍[5]等分別研究了導(dǎo)致往復(fù)式壓縮機(jī)、渦旋式、螺桿式三種壓縮機(jī)排氣溫度過高的因素，以及通過分級(jí)減小壓縮比來降低排氣溫度的措施。但是鮮有文章對(duì)降低壓縮機(jī)排氣溫度方法帶來的效果做對(duì)比。本文將從降低壓縮機(jī)排氣溫度措施有效性和可靠性等方面來具體分析，為以后空調(diào)系統(tǒng)在高溫環(huán)境中應(yīng)用提供一些參考。

2排氣降溫措施方式匯總分析

通過筆者所在的公司多年來對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的研發(fā)和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累，常見的系統(tǒng)中降低壓縮機(jī)排氣溫度的方式大體分為兩類：噴液降溫和熱氣旁通(見圖1)。具體有如下幾種有效措施：

(a)噴液降溫的兩種方式　　　　　　　　　　　　　　(b)熱氣旁通降溫的兩種方式圖1　降低壓縮機(jī)排氣溫度的方式

(1)節(jié)流閥前噴液降溫：此種方法在節(jié)流裝置前引出一部分低溫高壓的液體制冷劑向壓縮機(jī)吸氣口處噴液，此處的制冷劑是經(jīng)過冷凝器冷凝后的液體，溫度低于壓縮機(jī)排氣溫度，具體溫度高低與冷卻介質(zhì)有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)在支路中增加一個(gè)節(jié)流裝置，這樣節(jié)流后低溫低壓的液體會(huì)與壓縮機(jī)回氣混合，起到很好的降溫效果，在制冷系統(tǒng)中常被采用。

(2)節(jié)流閥后噴液降溫：此種方法通過在節(jié)流后引出部分低溫低壓制冷劑液體，雖然理論上可起到降溫效果，但是由于節(jié)流閥后面的壓力幾乎與壓縮機(jī)吸氣基本相當(dāng)(蒸發(fā)器和管路中的壓力損失忽略不計(jì))，液體的流量不易控制，所以在降低壓縮機(jī)排氣溫度上很少采用。

(3)壓縮機(jī)排氣口引流至蒸發(fā)器入口：此種方法降低排氣溫度是廣泛采用的壓縮機(jī)降溫方式，通過直接損失冷量來降低壓縮機(jī)排氣溫度，降溫措施安全可靠，制冷系統(tǒng)中比較常見。

(4)壓縮機(jī)排氣口引流至吸氣口：此種方法可以在支路上增加一個(gè)節(jié)流裝置，但是引流的制冷劑是高溫高壓的氣體，易造成壓縮機(jī)吸氣溫度過高，電機(jī)過熱，引起壓縮機(jī)故障，所以此方法基本不采用。

綜上，在制冷系統(tǒng)中可采用的4種壓縮機(jī)降溫方法，其中(1)和(3)是比較常見且適合制冷系統(tǒng)給壓縮機(jī)降溫的方式。為了對(duì)比兩種為壓縮機(jī)排氣

溫度降溫措施的效果，在筆者所在的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3樣機(jī)制作及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.1樣機(jī)制作

為了對(duì)比兩種常用的排氣溫度降低的措施效果，制作一臺(tái)水冷冷風(fēng)型單元機(jī)。當(dāng)水冷冷凝器進(jìn)水溫度很高，換熱器換熱效果急劇下降，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度過高，最后機(jī)組出現(xiàn)高壓跳?；蛘邏嚎s機(jī)過流等問題，直到機(jī)組停機(jī)保護(hù)。

通過設(shè)計(jì)a和b兩個(gè)支路，由球閥來控制實(shí)驗(yàn)的支路。當(dāng)壓縮機(jī)排氣溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定上限溫度時(shí)，排氣管路的溫度傳感器將信號(hào)傳遞給相應(yīng)支路的電磁閥，控制其將支路打開；待溫度降低到設(shè)定的下限時(shí)，對(duì)應(yīng)支路的電磁閥關(guān)閉。

樣機(jī)的原理圖如圖2所示。

圖2　制冷系統(tǒng)原理圖

3.2實(shí)驗(yàn)裝置介紹

實(shí)驗(yàn)裝置采用筆者所在公司的焓差實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)室是由合肥通用機(jī)械研究院設(shè)計(jì)完成，可以對(duì)單元機(jī)、恒溫恒濕機(jī)等各種機(jī)型的國(guó)標(biāo)工況、極限工況進(jìn)行性能測(cè)試，可收集如制冷量、風(fēng)量、水流量、溫度、壓力等多種衡量機(jī)組性能的參數(shù)，測(cè)試精度高，結(jié)果穩(wěn)定可靠。

3.3測(cè)試工況及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

樣機(jī)在檢測(cè)中心將系統(tǒng)調(diào)試到最佳狀態(tài)后，分別在按照國(guó)標(biāo)《GB/T 17758-2010 單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)》進(jìn)行測(cè)試，在名義進(jìn)風(fēng)干球溫度27℃，進(jìn)風(fēng)濕球溫度19℃，進(jìn)水溫度30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的工況測(cè)試，得到系統(tǒng)排氣溫度、制冷消耗功率、制冷量等參數(shù)。

(1)排氣溫度的測(cè)試結(jié)果分析

在壓縮機(jī)的排氣溫度尚未達(dá)到預(yù)先控制邏輯設(shè)定的最大值時(shí)，a和b兩種降溫措施在制冷效果上是相同的水平，隨著冷凝器進(jìn)水溫度的升高，當(dāng)溫度達(dá)到50℃時(shí)，支路上的電磁閥動(dòng)作，支路打開后，排氣溫度呈現(xiàn)出急劇波動(dòng)，如圖3，b噴液降溫采用的仍是犧牲制冷量的方法，但是由于噴液式熱力膨脹閥的機(jī)械緩沖，排氣溫度的降低均在較小的范圍內(nèi)波動(dòng)。

圖3　排氣溫度隨進(jìn)水溫度的變化

(2)消耗功率的測(cè)試結(jié)果分析

a熱氣旁通將壓縮機(jī)排氣直接旁通一部分到蒸發(fā)器，減少了進(jìn)入冷凝器的冷凝負(fù)荷，增大了進(jìn)入蒸發(fā)器的流量，提高了蒸發(fā)溫度，減少了壓縮機(jī)的消耗功率，如圖4，從而達(dá)到降低排氣溫度的目的。

圖4　消耗功率隨進(jìn)水溫度的變化

(3)制冷量的測(cè)試結(jié)果分析

通過實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析和處理，得到在不同進(jìn)水溫度下的制冷量，將a和b兩種降溫措施的效果繪制成圖表后，得到圖5趨勢(shì)曲線。

圖5　制冷量隨進(jìn)水溫度的變化曲線

從圖5中可以看出，a熱氣旁通支路相比b噴液降溫制冷效果要差一下，原因是a支路打開后，在短時(shí)間內(nèi)將高溫高壓的氣體直接旁通到蒸發(fā)器，不但減少了進(jìn)入蒸發(fā)器的產(chǎn)生冷量效果的制冷劑流量，同時(shí)由于高溫高壓的氣體與節(jié)流閥后的低溫低壓氣體混合，再次損失一部分冷量。而b噴液降溫雖然減少了進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量，但是對(duì)于支路的制冷劑是低溫低壓的制冷劑，由于熱力膨脹閥可在特定的溫度下進(jìn)行噴液，對(duì)于制冷劑的流量進(jìn)行一定的節(jié)流和緩沖作用，所以相比于a支路不會(huì)出現(xiàn)劇烈的制冷量波動(dòng)，在高溫進(jìn)水溫度時(shí)制冷量基本穩(wěn)定無波動(dòng)。

(4)其他方面的對(duì)比結(jié)果

1)吸氣溫度不同，當(dāng)支路電磁閥開啟后，a和b兩種情況下的吸氣溫度不同，b噴液降溫的吸氣溫度要比a吸氣溫度低3～4℃。這與支路氣體來源和匯入位置緊密相關(guān)，可保證機(jī)組的可靠運(yùn)行，b優(yōu)于a。

2)節(jié)流前溫度不同，當(dāng)支路電磁閥開啟后，進(jìn)入冷凝器的制冷劑流量不同，a相對(duì)于b冷凝器的換熱面積要大一些，a冷卻降溫效果好于b。

3)達(dá)到相同的降溫效果時(shí)，所用的時(shí)間不同，a較b反應(yīng)更快，所用時(shí)間少3min，但是帶來的波動(dòng)更劇烈，b優(yōu)于a。

4)超過50℃進(jìn)水時(shí)，將兩個(gè)支路上的電磁閥分別強(qiáng)制開啟，b噴液降溫獲得的冷量要比a熱氣旁通高出46.3%。

4結(jié)論

通過對(duì)熱氣旁通和噴液降溫兩種常見的降溫方式的測(cè)試，和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，得到以下結(jié)論：

(1)噴液降溫降低壓縮機(jī)排氣溫度的方式比熱氣旁通更能保證制冷量輸出和消耗功率輸入的穩(wěn)定性，同時(shí)適當(dāng)?shù)慕档土宋鼩鉁囟?，?duì)于機(jī)組的安全可靠運(yùn)行非常必要。

(2)噴液降溫降低壓縮機(jī)排氣溫度的方式比熱氣旁通更適合在高溫冷卻水工況下運(yùn)行。

(3)熱氣旁通降低壓縮機(jī)排氣溫度的方式對(duì)于排氣溫度的反應(yīng)和動(dòng)作較噴液降溫更迅速，在特定的工況下非常適合作為保護(hù)機(jī)組的一種手段。

綜上所述，噴液降溫來降低壓縮機(jī)排氣溫度的方式使用效果較好，該方式已經(jīng)開始在越來越多的場(chǎng)合采用，但仍須不斷改善和提高。但是熱氣旁通的方式可以作為其他功能同樣具有重要作用，如融霜、低溫下運(yùn)行等，下一步將在不同類型機(jī)組上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比其他降低排氣溫度的方式優(yōu)劣。

5參考文獻(xiàn)

[1] 失島龍三郎,吉見敦史,樸春成.降低R32壓縮機(jī)排氣溫度的方法[J].制冷與空調(diào)，2011,11(4)：60-64

[2] 楊麗輝,陶樂仁,陶宏，等.滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)與排氣溫度的實(shí)驗(yàn)研究[J].制冷與空調(diào)，2014,35(2)：49-53

[3] 楊善文.分析影響往復(fù)式壓縮機(jī)排氣溫度的因素[J].通用機(jī)械,2007，(7)：49-52

[4] 李慧玲.壓縮機(jī)排氣溫度過高原因分析及控制方法[J].中國(guó)科技投資,2014，(12)：505-506

[5] 曾建軍.螺桿壓縮機(jī)排氣溫度過高原因分析及處理[J].壓縮機(jī)技術(shù),2012,(4)：53-59

Measures Analysis and Effect Comparison to Reduce the Discharge Temperature of Compressor

ZHANG Xiaoyan，ZHANG Xuewei，LIN Chuanghui，HUANG Haoliang

( Guangdong Shenling Air-conditioning Equipment Co.,ltd，F(xiàn)oshan 528313 )

Abstract：According to the measures summarization of reducing compressor discharge temperature.We got the most common measures of Liquid injecting cooling and hot gas bypass，comparing by the experiments.We got the conclusion：under the same experimental conditions，Liquid injecting cooling can ensure better performance and more stable operation of the unit.

Key words：Discharge temperature;Air-condition;Liquid injecting cooling;Hot gas bypass

收稿日期：2015-10-9

作者簡(jiǎn)介：張曉艷(1986-)，女，主要從事制冷空調(diào)技術(shù)的研究。Email：zhangxy86110@163.com

文章編號(hào)：ISSN1005-9180(2016)01-070-04

中圖分類號(hào)：TB652；TH45文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

doi:10.3696/J.ISSN.1005-9180.2016.01.013