王銘坤 江華 熊碩

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

1 引言

轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、能效比高等優(yōu)點(diǎn)，在制冷空調(diào)器中已得到廣泛的應(yīng)用。目前市場(chǎng)上空調(diào)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)較為激烈，成本壓力較大，能效要求也越來(lái)越高，為了滿(mǎn)足消費(fèi)者的需求，空調(diào)器主機(jī)性能、振動(dòng)的研究日顯重要。壓縮機(jī)作為空調(diào)系統(tǒng)的核心零部件，壓縮機(jī)的性能、振動(dòng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)性能、噪音、振動(dòng)的改善具有舉足輕重的作用。在影響壓縮機(jī)性能、振動(dòng)的眾多因素中，壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐的大小對(duì)壓縮機(jī)各方面的性能有著較大的影響。為此，本文針對(duì)壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐的選型對(duì)空調(diào)整機(jī)的影響做了相關(guān)的試驗(yàn)研究，分析了其的選型對(duì)空調(diào)整機(jī)在性能、振動(dòng)方面的影響。

2 壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐大小對(duì)空調(diào)性能的影響

2.1 壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐大小對(duì)空調(diào)性能影響的理論分析

制冷壓縮機(jī)的能力為：

式中：Q為壓縮機(jī)的能力，單位為W；ηv為壓縮機(jī)的容積效率；qvt為壓縮機(jī)的理論容積輸氣量，單位為m3/h；qom為制冷劑在給定制冷工況下的單位質(zhì)量制冷量，單位為kJ/kg；vso為吸氣狀態(tài)下制冷劑的比容，單位為m3/kg。其中對(duì)于同一款壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的排量為定值即qvt值相同。

壓縮機(jī)的容積效率：

其中容積系數(shù)λv、泄漏系數(shù)λl均與壓縮機(jī)缸體本身的設(shè)計(jì)有關(guān)，如果壓縮機(jī)相同，僅僅只是儲(chǔ)液罐大小不同，此2項(xiàng)系數(shù)相同。另外，轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)沒(méi)有吸氣閥，吸氣壓力損失很小，故通常認(rèn)為λp近似等于1。且壓縮機(jī)壓縮的過(guò)程的轉(zhuǎn)動(dòng)角度較小，期間的容積變化較小，所以回流系數(shù)λh也可以近似取為1。對(duì)于溫度系數(shù)λT，當(dāng)壓力比ε=2～8時(shí)，λT=0.95～0.82，壓力比高時(shí)取下限。[2]

故對(duì)于同一個(gè)壓縮機(jī)，僅僅只是儲(chǔ)液罐大小不一致時(shí)，壓縮機(jī)能力的公式可以簡(jiǎn)化為：

Q=AλTqom/vso（其中A為一個(gè)定值）

綜上所述：根據(jù)理論計(jì)算，對(duì)于同一個(gè)壓縮機(jī)，僅僅只是儲(chǔ)液罐大小不一致時(shí)，壓縮機(jī)工作期間，吸氣側(cè)的壓力壓降較大時(shí)，進(jìn)入壓縮機(jī)的氣體比容vso會(huì)變大，壓縮機(jī)的壓比也會(huì)變大，導(dǎo)致壓縮機(jī)的容積效率λT降低，冷媒單位質(zhì)量的制冷量qom也會(huì)降低，故壓縮機(jī)的能力會(huì)降低。

2.2 儲(chǔ)液罐選型對(duì)系統(tǒng)性能影響的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

儲(chǔ)液罐的規(guī)格有很多種，可以根據(jù)不同的需要進(jìn)行的選擇，如圖1是我們常用的幾種規(guī)格的儲(chǔ)液罐。

儲(chǔ)液罐選用Φ48直徑和Φ75直徑的壓縮機(jī)在相同機(jī)型上作對(duì)比測(cè)試的結(jié)果如表1，儲(chǔ)液罐選用Φ64直徑和Φ75直徑的壓縮機(jī)在相同機(jī)型上作對(duì)比測(cè)試的結(jié)果如表2。

所以如果選擇的儲(chǔ)液罐過(guò)小，就會(huì)在回氣管中產(chǎn)生較大的壓力降，使得回到壓縮機(jī)的氣體比容增大，造成壓縮機(jī)輸送的制冷劑流量減小，帶來(lái)冷量和效率的降低。而如果儲(chǔ)液罐中已沒(méi)太大的壓降，繼續(xù)把管徑加大，系統(tǒng)的效率將不會(huì)有太大的改善。

3 壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐大小對(duì)空調(diào)振動(dòng)的影響

在成本的巨大壓力下，各壓縮機(jī)廠家紛紛進(jìn)行降成本項(xiàng)目，降成本的其中一項(xiàng)工作就是把儲(chǔ)液罐的直徑改小。而空調(diào)廠家的降成本時(shí)，其中一種方案就是把空調(diào)系統(tǒng)的外機(jī)殼體改小進(jìn)而要求壓縮機(jī)廠家改小壓縮機(jī)，就此帶來(lái)的后果是壓縮機(jī)振動(dòng)變大，壓縮機(jī)的傳遞音也變的更加明顯。

表3是在同一款機(jī)型同一個(gè)壓縮機(jī)上分別采用不同直徑的儲(chǔ)液罐，按照?qǐng)D2測(cè)點(diǎn)進(jìn)行壓縮機(jī)單體振動(dòng)測(cè)試的對(duì)比的數(shù)據(jù)。而表4是把上面壓縮機(jī)分別裝在同一個(gè)外機(jī)上，按照?qǐng)D3的測(cè)點(diǎn)對(duì)整機(jī)殼體振動(dòng)對(duì)比的數(shù)據(jù)。

單體振動(dòng)測(cè)點(diǎn)設(shè)置見(jiàn)圖2，測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比如表3所示。

壓縮機(jī)裝在整機(jī)上的振動(dòng)測(cè)試示意圖見(jiàn)圖3，測(cè)試數(shù)據(jù)如表4所示。

根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：A型分液器（外形尺寸：Φ48mm）與L型分液器（外形尺寸：Φ31.8mm）相比：A型分液器（外形尺寸：Φ48mm）的壓縮機(jī)單體數(shù)據(jù)及整機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)都要更優(yōu)。在整機(jī)實(shí)驗(yàn)中L型分液器（外形尺寸：Φ31.8mm）的右側(cè)板振動(dòng)加速度達(dá)到了33.3 mm/s2，是Φ48mm直徑壓縮機(jī)的3倍左右。

表1 同一機(jī)型采用Φ48和Φ75儲(chǔ)液罐壓縮機(jī)的對(duì)比

表2 同一機(jī)型采用Φ64和Φ75儲(chǔ)液罐壓縮機(jī)的對(duì)比

4 壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐大小對(duì)空調(diào)液擊的影響

4.1 壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐大小對(duì)空調(diào)液擊影響的理論分析

為了防止壓縮機(jī)發(fā)生液擊的可能，在選取儲(chǔ)液罐時(shí)，儲(chǔ)液罐必須符合下面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：儲(chǔ)液罐的有效容積根據(jù)儲(chǔ)液罐的尺寸進(jìn)行計(jì)算得到，有效容積部分如圖4陰影部分（說(shuō)明：A為連接入壓縮機(jī)的吸氣管，B區(qū)域?yàn)閮?chǔ)液罐中最大允許液態(tài)冷媒充注區(qū)域，如果液態(tài)冷媒量再增加，將直接進(jìn)入A管而導(dǎo)致液擊），單位為：ml；制冷劑比重：是冷媒在20℃情況下的飽和液態(tài)的密度，單位為：g/ml；填充的制冷劑的重量為匹配機(jī)型的總灌注量，單位為：g。

以一款09K分體式房間空調(diào)器為例，此機(jī)型壓縮機(jī)采用的儲(chǔ)液罐為圖1所示的Φ48直徑的儲(chǔ)液罐，冷媒灌注量為：R22=690g。

經(jīng)過(guò)查表得出：R22的比重為：1.25g/ml。

（儲(chǔ)液罐的有效容積×制冷劑比重）÷填充的制冷劑的重量=160×1.25÷690=0.29＜0.5

按照理論分析，此壓縮機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中有出現(xiàn)液擊的可能。

4.2 儲(chǔ)液罐選型對(duì)系統(tǒng)液擊影響的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)機(jī)型在進(jìn)行最大運(yùn)行制冷實(shí)驗(yàn)（工況：室內(nèi)32/23℃，室外45/27℃；電壓：198V）時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)行1小時(shí)后，停機(jī)3分鐘再開(kāi)機(jī)時(shí)不能正常啟動(dòng)，瞬間電流達(dá)到18A，壓縮機(jī)出現(xiàn)悶機(jī)，轉(zhuǎn)速降為0，過(guò)載動(dòng)作，整個(gè)過(guò)程詳細(xì)的曲線圖如圖5。

為了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證液擊的過(guò)程，把壓縮機(jī)按照?qǐng)D6進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝，即在壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐上旁通一根透明的軟管。在穩(wěn)定運(yùn)行的1小時(shí)內(nèi)，液態(tài)冷媒一直處于圖6中C平面位置，在停機(jī)3分鐘的過(guò)程中液態(tài)冷媒的平面位置略有上升，但是在開(kāi)機(jī)的瞬間液態(tài)冷媒的水平面迅速升高到A平面位置，而A平面位置比儲(chǔ)液罐中的吸氣管管口的B平面位置要高，由此確定在開(kāi)機(jī)的瞬間有液態(tài)冷媒進(jìn)入壓縮機(jī)而導(dǎo)致了液擊。

換用圖1所示的Φ64直徑的儲(chǔ)液罐：

（儲(chǔ)液罐的有效容積×制冷劑比重）÷填充的制冷劑的重量=360×1.25÷690=0.65＞0.5

按照理論分析，更換儲(chǔ)液罐后的壓縮機(jī)可以解決液擊問(wèn)題。在相同的最大運(yùn)行制冷的實(shí)驗(yàn)工況下進(jìn)行測(cè)試，整個(gè)過(guò)程詳細(xì)的曲線圖如圖7。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中監(jiān)控儲(chǔ)液罐旁通的透明管中的液態(tài)冷媒，發(fā)現(xiàn)冷媒的水平面始終低于B平面位置，運(yùn)行正常。

5 結(jié)論

（1）壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐的大小對(duì)房間空調(diào)器整機(jī)的性能、振動(dòng)、液擊都有較大的影響。

（2）在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐相對(duì)整機(jī)系統(tǒng)來(lái)講過(guò)小時(shí)，會(huì)不利于壓縮機(jī)的能力發(fā)揮，導(dǎo)致整機(jī)系統(tǒng)的能力降低。

（3）壓縮機(jī)的儲(chǔ)液罐足夠大時(shí)，繼續(xù)加大儲(chǔ)液罐的尺寸對(duì)系統(tǒng)的影響不大。

（4） 壓縮機(jī)的儲(chǔ)液罐過(guò)小時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)儲(chǔ)液罐的氣流脈動(dòng)加劇從而導(dǎo)致空調(diào)器外機(jī)的振動(dòng)變大。

（5）在選擇的儲(chǔ)液罐過(guò)小，不符合此設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式：（儲(chǔ)液罐的有效容積×制冷劑比重）÷填充的制冷劑的重量≥0.5時(shí)，空調(diào)器整機(jī)系統(tǒng)將有出現(xiàn)液擊的可能。而加大儲(chǔ)液罐是解決液擊的一種有效途徑。

表3 壓縮機(jī)不用儲(chǔ)液罐的單體振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)

表4 壓縮機(jī)不用儲(chǔ)液罐的整機(jī)振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)

[1] 馬國(guó)遠(yuǎn)主編。制冷壓縮機(jī)及其應(yīng)用：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008。

[2] 繆道平、吳業(yè)正主編。制冷壓縮機(jī)：機(jī)械工業(yè)出版社，2001。

[3] 尉遲斌主編。使用制冷與空調(diào)工程手冊(cè)：機(jī)械工業(yè)出版社，2002。