变排量压缩机和热力膨胀阀汽车空调系统振荡现象的试验研究
热工学实践实验报告(全)..
2016年热工学实践实验内容实验3 二氧化碳气体P-V-T 关系的测定一、实验目的1. 了解CO 2临界状态的观测方法,增强对临界状态概念的感性认识。
2. 巩固课堂讲授的实际气体状态变化规律的理论知识,加深对饱和状态、临界状态等基本概念的理解。
3. 掌握CO 2的P-V-T 间关系测定方法。
观察二氧化碳气体的液化过程的状态变化,及经过临界状态时的气液突变现象,测定等温线和临界状态的参数。
二、实验任务1.测定CO 2气体基本状态参数P-V-T 之间的关系,在P —V 图上绘制出t 为20℃、31.1 ℃、40℃三条等温曲线。
2.观察饱和状态,找出t 为20℃时,饱和液体的比容与饱和压力的对应关系。
3.观察临界状态,在临界点附近出现气液分界模糊的现象,测定临界状态参数。
4.根据实验数据结果,画出实际气体P-V-t 的关系图。
三、实验原理1. 理想气体状态方程:PV = RT实际气体:因为气体分子体积和分子之间存在相互的作用力,状态参数(压力、温度、比容)之间的关系不再遵循理想气体方程式了。
考虑上述两方面的影响,1873年范德瓦尔对理想气体状态方程式进行了修正,提出如下修正方程:()RT b v v a p =-⎪⎭⎫ ⎝⎛+2 (3-1)式中: a / v 2是分子力的修正项;b 是分子体积的修正项。
修正方程也可写成 : 0)(23=-++-ab av v RT bp pv(3-2)它是V 的三次方程。
随着P 和T 的不同,V 可以有三种解:三个不等的实根;三个相等的实根;一个实根、两个虚根。
1869年安德鲁用CO 2做试验说明了这个现象,他在各种温度下定温压缩CO 2并测定p 与v ,得到了P —V 图上一些等温线,如图2—1所示。
从图中可见,当t >31.1℃时,对应每一个p ,可有一个v 值,相应于(1)方程具有一个实根、两个虚根;当t =31.1℃时,而p = p c 时,使曲线出现一个转折点C 即临界点,相应于方程解的三个相等的实根;当t <31.1℃时,实验测得的等温线中间有一段是水平线(气体凝结过程),这段曲线与按方程式描出的曲线不能完全吻合。
电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较
电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较1 热力膨胀阀目前氟利昂冷藏库中采用的节流装置是热力膨胀阀,热力膨胀阀的工作原理是通过感受蒸发器出口制冷剂蒸气过热度的大小,来调节制冷剂的流量,以维持恒定的过热度,在控制原理上属于比例调节器。
虽然热力膨胀阀可以自动调节制冷剂的流量,但是它的缺点也是很显著的: (1)对过热度响应的延迟时间长,特别是容积延迟。
蒸发器出口处的过热蒸气先把热量传给感温包外壳,感温包外壳本身就具有较大的热惰性,造成了一定的容积延迟,感温包外壳把热量传给感温介质,这又产生了进一步的延迟。
延迟的结果会导致热力膨胀阀交替地开大或关小,即产生振荡现象。
当膨胀阀开得过大时,蒸发器出口过热度偏低,吸气压力上升;当阀开得过小时,蒸发器供液不足,吸气压力降低.这对整个系统的经济性和安全性都会产生不利影响。
实验表明,热力膨胀阀调节效果对小型装置要十几分钟,大型装置要30 min~40 min 才稳定。
(2)调节范围有限.因为与阀针连接的膜片的变形量有限,使得阀针的运动位移较小,故流量调节范围小.这对于负荷变化较大的冷藏库或者采用变频压缩机的系统,热力膨胀阀便无法满足要求.(3)调节精度低.热力膨胀阀的执行机构膜片由于加工精度和安装等因素,会产生的变形及影响变形灵敏度,故难以达到较高的调节精度。
为了克服上述缺点,制冷系统中热力膨胀阀的替代问题越来越引起了人们的关注。
2 电子膨胀阀电子膨胀阀是按照预设程序调节蒸发器供液量,因属于电子式调节模式,故称为电子膨胀阀。
它适应了制冷机电一体化的发展要求,具有热力膨胀阀无法比拟的优良特性,为制冷系统的智能化控制提供了条件,是一种很有发展前途的自控节能元件。
电子膨胀阀与热膨胀阀的基本用途相同,结构上多种多样,但在性能上,两者却存在较大的差异。
从控制实现的角度来看,电子膨胀阀由控制器、执行器和传感器3 部分构成,通常所说的电子膨胀阀大多仅指执行器,即可控驱动装置和阀体,实际上仅有这一部分是无法完成控制功能的。
基于AMESim的车载变排量压缩机空调系统的研究
GE Z ha o,CHEN Ch o n g
( C o l l e g e o fE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g a n d A u t o m a t i o n ,F u z h o u U n i v e r s i t y ,F u z h o u ,F u j i a n 3 5 0 1 0 8 ,C h i n a )
葛 钊 ,陈 冲
( 福州大学 电气工程与 自动化学 院, 福 建 福州 3 5 0 1 0 8 )
摘要 :通过分析 当前 车载 空调 系统所面临 的任务和 要求 , 对城市 复杂环境 下车 载空调 系统所 需要考 虑的变量进行 了设 计 . 并用 A ME S i m仿 真工具 建立 了一个基于变排量压缩机 的车载空调 系统. 在这个 系统 中。 通过 对极 端环境下吹风机风速 、 室外温度 、 光 照和车速 的计算 , 推导 出了以上各 个变 量对整
Ke y wo r d s:v a ia r b l e d i s p l a c e me nt ;c o mp r e s s o r ;v a r i a b l e pa r a me t e r ; AM ES i m
t e mp e r a t u r e,i l l u mi n a t i o n a n d s p e e d i n e x t r e me e n v i r o n me n t s , t h i s a r t i c l e d e r i v e s t h e a f f e c t i o n o f t h e v a r i a b l e s o n e a c h p a r t o f t h e w h o l e s y s t e m .a n d a n a l y s e s a U t h e p a r a me t e r s t o c o n t r o l t h e t e mp e r a t u r e wi t h i n t h e r a n g e o f±1℃ .I t i s p r o v e d t h a t t h e s y s t e m c a n c o mp l e t e t h e s i mu l a t i o n r e q u i r e me n t .
热力膨胀阀对空调器性能影响的试验研究
第1 4 卷 第2 期
2 0 1 4 年 2 月
剖
痔
室 调
REFRI GERA TI O N A N D A1 R C0 N DI TI ONI NG
热 力 膨 胀 阀对 空 调 器 性 能 影 响 的 试 验 研 究 *
刘 湘云 王武 汤奇 雄
( 广 东工业 大 学 )
摘 要 为 了 提 高 空 调 器 对 变 工 况 的 响 应 速 度 , 通 过 试 验 分 析 热 力 膨 胀 阀对 空 调 器 ( 制冷量 为 3 5 0 0 W, R 1 3 4 a 制冷剂) 的调 节 特 性 。试 验 结 果 表 明 , 热 力 膨 胀 阀 的非 线 性 特 性 使 制 冷 剂 质 量 流 量 在 一 定 范 围 内 呈
I i u Xi a n g y u n Wa n g Wu Ta n g Qi x i o n g
( Gu a ng do ng Uni v e r s i t y of Te c h no l og y)
汽车空调制冷系统的稳定性
r i ie no tes l si d vd di s t h mal
【 摘要 1 根据研究对象 同 , 、 制冷系统稳定性 - 可分 蒸 发器完全蒸干点随机振荡现象研究 、 蒸发器和热力膨胀 阎
控 制 四路 稳 定性 研 究 和 定 容 量 制砖 系 统 稳定 性 研 究 一个 阶段 对 变 排 量 压缩 机 汽 车 空 调制 冷系 统 的稳 定 性 问题 进 行
维普资讯
・
设 计 ・ 算 ・ 究 计 研
汽 车空调制冷 系统 的稳定性
清华大学 田 长 青 杨 新 江 窦春 鹏 彦启 森
【 b t c ] codn J ieet t yojn ,u y, s it o m r ea n s m i dvddit t e hae : A s a tA cri h df r u b t s d n t lyf fgrt gs t i e o h ep r s r g f nsd e st a i i i y e s i b n r s
主题 词 : 空调
制 冷 系统
稳 定性
中国分类 号 : 4 38 文献 标识 码 : 文章 编号 :0 0 3 0 (0 2 0 — 0 1 0 U 6 .5】 A 10 - 7 3 2 0 )5 0 1- 3
1 前 言
汽 车 空 调 用 变 排 量 压 缩 机 与 定 排 量 压 缩 机 利
tm d b i g n p r me e o pln n am o y r g ltn ewe n t e . c r i g t o di o fs se s r ie a d i e an rn si a a t rc u i g a d h r n e u aig b t e h m Ac o d n o c n t n o y lm e vc n t i s
汽车压缩机热害问题的CFD仿真优化及试验验证
图1 机舱网格模型图
图2 整车计算模型图
1.3 试验及仿真的边界条件
考察发动机舱内部件热保护能力的环境舱试验的工况为车速
图3 压缩机相对位置图
2.2 格栅开孔
考虑通过增加压缩机表面的对流换热来降低温度,希望通情形一正对压缩机的前格栅处开口,增加发动机舱的冷风图4 格栅开口正视图图5 格栅开口背视图
图6 原叶风扇,8叶图7 大风扇,7叶
图8 预催隔热罩形状及与压缩机的相对位置
2.6 更改预催隔热罩材料的属性
图10 压缩机最高温度分布
图9 优化后预催隔热罩形状
2.8 优化预催隔热罩同时下移压缩机
图11 压缩机周围流线分布图
综上所述:压缩机产生的热害问题主要是由预催辐射和流过排
气歧管气体的热传导造成的。
3.2 前格栅开口计算结果
3.3 更改大风扇的计算结果
图12 不同标尺下压缩机表面温度分布图
图13 不同标尺下压缩机表面温度分布图
图14 不同标尺下压缩机表面温度分布图
图15 压缩机表面最高温度分布位置图图16 不同标尺下压缩机表面温度图17 压缩机温度分布云图和周围流线图
3.4 压缩机下移50mm计算结果
3.5 增加预催隔热罩的计算结果
压缩机的最高温度为如图15所示,在预催增加隔热罩后,压3.6 更改预催隔热罩材料属性
为了降低辐射效果,尝试通过改变预催隔热罩的材料属性,增
图18 压缩机温度分布图和周围流线图
表1 压缩机表面仿真分析的最高温度统计
情形一情形二情形三情形四情形五情形六情形七情形八热害试验。
图文详解电子膨胀阀原理及其在空调系统中的应用
图文详解电子膨胀阀原理及其在空调系统中的应用节流装置,作为制冷循环的四大部件之一,在系统中起着非常关键的作用,通过选择应用合适的节流机构与制冷系统匹配时整个制冷设备降低能耗的重要环节。
节流的工作原理是制冷工质流过阀门时流动截面突然收缩,流体流速加快,压力下降,从而到达调节流量、控制过热度及蒸发液位的作用。
(如下图)因此,节流机构流量的调节对制冷装置节能降耗起着非常重要的作用,制冷系统中常用的节流机构有毛细管、热力膨胀阀及电子膨胀阀。
然而,毛细管只能对流量做微小的调节,故比较适合于负荷较稳定的系统,在负荷变化大时,无法有效及时地改变制冷剂流量。
热力膨胀阀的感温包有明显的延迟特性,难以配合压缩机排量对流量变化作出迅速而有效的反应,最终导致系统调节的振荡,造成机器运转不稳定,甚至损坏压缩机。
电子膨胀阀是按照预设程序调节蒸发器供液量,因属于电子式调节模式,故称为电子膨胀阀。
电子膨胀阀由控制器、执行器和传感器三部分构成,通常所说的电子膨胀阀大多仅指执行器,即可控驱动装置和阀体,实际上仅有这一部分是无法完成控制功能的。
电子膨胀阀控制器的核心硬件为单片机,如控制器同时要完成压缩机及风机的变频等控制功能,一般采用多机级连的形式。
电子膨胀阀的传感器通常采用热电偶或热电阻。
电子膨胀阀的控制过程为调节进入蒸发器的制冷剂流量,控制目标过热度,从而保证系统经济稳定运行。
它作为电子控制元件,最大特点就是流量调节的及时性,其响应压缩机排量改变是及时的,因此它具有精度高,动作快速、准确、节能效果明显等优点,并能够与其它智能控制方法相结合,在制冷系统中的运用,以实现系统的优化控制。
在产品研制方面,国外电子膨胀阀的主要产品有:丹麦Danfoss电子膨胀阀,美国ALCO公司的EX系列电子膨胀阀,日本鹭宫的EKV、AKV电子膨胀阀FUJIKOKIMFCCO.LTD生产的LAM型电子膨胀阀。
电子膨胀阀的产品研制工作在国内起步较晚,目前国内电子膨胀阀的主要产品有:三花商用O、Q、R、S电子膨胀阀,浙江春晖智能控制股份有限公司研制的DPF系列电子膨胀阀等。
实验二 热力膨胀阀性能实验指导书
实验二热力膨胀阀性能实验(合肥校区)1、热力膨胀阀容量实验(合肥校区)一、实验目的1、通过本实验,使学生定性定量地观察当感温包感受到过热度发生变化时,热力膨胀阀的开度将如何变化。
以一种直观的方式加深对热力膨胀阀工作机理的理解。
2、当弹簧预紧力发生变化时,观察阀门的开度如何变化,反映在流量上又有如何变化。
3、观察背压改变时,通过阀门的流量如何变化。
4、学习和了解本实验中所涉及的各种参数测量方法。
二、实验内容1、膨胀阀静止过热度调定将感温包放置在0℃恒温槽内,调节进口压力为-3.5℃时制冷剂所对应的饱和压力再加上通过阀的名义压力降,调节膨胀阀弹簧使出口压力为-3.5℃时制冷剂所对应的饱和压力,则此时静止过热度即为3.5℃。
2、膨胀阀名义容量试验2.1将膨胀阀在蒸发温度5℃时调定静止过热度3.5℃。
2.2逐步升高恒温槽温度,温度变化增值不超过1℃,同时调节膨胀阀前、后的手动阀,使膨胀阀进口压力保持5℃时制冷剂所对应的饱和压力再加上通过阀的名义压力降,出口压力为5℃时制冷剂所对应的饱和压力,然后记录每一过热度所对应的通过膨胀阀的气体流量。
2.3根据上述记录,绘制膨胀阀过热度-流量特性曲线,在过热度为7.5℃处作垂直线与特性曲线相交,交点的纵坐标值就是被测阀的名义流量。
三、实验原理在制冷系统中,热力膨胀阀是至关重要的部件,它设置于蒸发器进液口的供液管道上。
通过设置在蒸发器出口管上的感温包确定回气过热度的变化,自动调节热力膨胀阀的开启度,以调节进入蒸发器的制冷剂流量。
与此同时,将由高压贮液器或冷凝器来的高压液态制冷剂膨胀降压到与蒸发压力相同的低温低压状态。
本实验装置采用的内平衡式热力膨胀阀由阀体、阀座、阀针、调节杆座、调节杆、弹簧、过滤器、传动杆、感温包、毛细管、气箱盖和感应薄膜等组成,感温包里灌注R22,把它放置于水浴中,用以模拟感受蒸发器回气温度变化;毛细管是用直径很细的铜管制成,其作用是将感温包内由于温度的变化而造成的压力变化传递到动力室的波纹薄膜上去。
压缩机气体管道的振动原因及消振方法
压缩机气体管道的振动原因及消振方法作者:黄沧沧来源:《城市建设理论研究》2013年第13期【摘要】气体管道是压缩机装置中最主要的系统之一,气体管道发生振动,将影响压缩机的正常工作,严重时造成气体管道发生爆炸等严重事故。
因此,分析压缩机的振动原因及研究消振方法尤为重要。
本文将围绕压缩机气体管道的振动原因及消振方法进行讨论。
【关键字】压缩机气体管道振动原因消振方法中图分类号: TB652 文献标识码: A 文章编号:一、基本概念气流脉动:气体管道内的气体通常被称为气柱。
因为气体可以压缩、膨胀,故气柱本身是具有连续质量的弹性振动系统。
这个系统受到激发后,就会产生振动响应。
往复压缩机工作时向管道内间歇地吸气和排气,激发管内气柱,并使气柱振动,表现为管道内气体的压力和速度呈周期性的变化,这种现象称为气流脉动。
气流脉动产生的激振力就是导致管道振动的干扰力,也就是管道产生的振源。
管道的机械振动:脉动气体遇到弯头、孔板、变径管、阀门等元件后将产生周期性变化的激振力,该力导致管道的机械振动。
气柱的固有频率:当管道的长度、管径、容器的位置、气体的性质及气体的压力、温度已知时,就确定了管道系统内气体本身所具有的自由振动频率。
气柱的固有频率有多个,从一阶到多阶。
激发频率:指单位时间内外部干扰的次数。
压缩机每秒钟向管道吸气或排气的次数,就是管道内气柱的激发频率。
例如,某往复压缩机转数为297r/min,汽缸双作用,激发频率则为9.9Hz。
二、压缩机气体管道振动的原因分析1、压缩机机械振动对气体管道的影响压缩机主机振动通常是由于活塞组存在往复惯性力及力矩的不平衡、旋转惯性力及力矩不平衡、连杆摆动惯性力的存在、倾覆力矩的存在以及机器重心的周期性的移动和切向力的不均匀等各种复杂合力的作用,使压缩机在工作时产生机械振动,是引起管道振动的主要原因。
管道振动的另一个原因是管路结构振动系统内管路、管路附件、容器、支架等构成的结构系统在受到激发后就会作出机械振动响应。
汽车空调用变排量压缩机动态特性仿真
文章编号: 1005—0329(2003)05—0019—03汽车空调用变排量压缩机动态特性仿真蒋祖华 王屹 陈江平(上海交通大学,上海 200030)摘 要: 以7S16为例,建立了变排量压缩机工作过程的控制方程组,并利用M AT LAB/S imulink进行求解,得出了反映气缸内制冷剂压力、温度、比容和质量等参数的瞬态特性,仿真结果与试验结果吻合较好。
关键词: 变排量压缩机;动态特性;仿真中图分类号: TH45 文献标识码: ADynamic Perform ance Simulation on V ariable2displacement Mobile CompressorJiang Zhuhua Wang Y i Chen JiangpingAbstract: The controlling equations are established for the variable2displacement com press or w orking process.Based on the commeri2 cial s oftware M AT LAB/S imulink,the real2time per formance can be derived,for exam ple,the pressure and tem perature cycle,as well as specific v olume and mass flux,The numerical results are com pared to experimental results from the com press or7S16.K eyw ords: variable displacement com press or;dynamic per formance;simulation1 概述压缩机工作过程模拟仿真是以压缩机实际循环中的四个过程为研究对象,综合考虑各种因素的影响,建立数学模型,并通过计算机进行求解。
压缩机异常振动的原因及解决方法
表2—5压缩机异常振动的原因及解决方法二、压缩机声音异常的原因及解决方法(见表2—6)表2—6压缩机声音异常的原因及解决方法三、压缩机异常过热的原因及解决方法(见表2—7)六、压缩机油路供油异常的原因及解决方法(见表2—10) 表2—10压缩机油路供油异常的原因及解决方法八、压缩机易损件寿命短的原因及解决方法(见表2—12) 压缩机易损件寿命短的原因及解决方法九、压缩机出现折断与断裂的原因及解决方法(见表2~13) 表2—13压缩机出现折断与断裂的原因及解决方法十、压缩机出现着火和爆炸的原因及解决方法(见表2—14) 表2—14压缩机出现若火和爆炸的原因及解决方法第四节活塞式压缩机的检修活塞式压缩机的检修工作,是确保压缩机正常运行的必要手段,也是压缩机使用单位经常碰到的大量重复性的工作。
合理地使用、维护和有计划地进行检修,会使压缩机经常保持应有精度和效能,从而,对保证安全、充分发挥生产能力、确保产品质量、提高企业经济效益都具有重要的意义。
一、压缩机检修管理(一)压缩机的检修的内容1.日常维修为了保证压缩机的正常运行,在压缩机运行中应经常密切注视压缩机各级压力分配情况,并及时发现不正常的声响、过热、振动和气路、润滑、冷却系统等处出现的一些故障。
及时给予排除和修理。
2.小修压缩机的小修一般在机器运行500~800h进行一次,检修内容可根据日常保养中发现的情况和下列项目中选择进行检修。
、(1)清洗滤清器。
P(2)检查进、排气阀、安全阀、压力调节器、减荷阀的动作是否灵敏可靠。
(3)检查压缩机连杆等运动件和各部位的螺栓、垫片的紧固情况,必要时应更换。
(4)检查压力表指示是否正确。
3.中修压缩机的中修一般在机器运行5000~8000h后进行一次,中修内容可根据小修中发现的情况和下列项目进行检修。
(1)检修或更换易损零部件。
如填料密封元件、活塞环和气阀部件等。
(2)校验压力表、安全阀、压力调节器和减荷阀的动作是否灵敏可靠及所有阀门的密封性应进行检查。
空调系统制冷剂压力脉动产生的噪声分析及对策
空调系统制冷剂压力脉动产生的噪声分析及对策摘要:随着我国科技的发展进步,空调在我们的日常生活中已经成为了普遍使用的一种降温机器,那既然是机械,难免在使用过程中会出现机械损耗产生各种问题,例如空调中莫名其妙出现的噪声就是一种情况,其实大多噪声来源于空调本身的制冷系统脉动压力过大,导致了系统内部出现了不协调的压强比对,进而出现了噪声现象,给大家也带来了许多困扰,所以本文站在分析的角度,为这一问题的提供些许对策与建议。
关键词:空调系统,噪声,降噪一、空调器产生噪音主要原因如果我们想要合理分析问题,首先得了解问题出现的原因所在,空调本身的系统是由压缩机、风机,管路与节流装置几部分相互运作的,在使用空调器的时候,制冷系统的压力会产生一定规律的脉动现象,而随着空调器的使用时间越长,其内部系统的损害会随之增加,逐渐导致压力脉动出现变化,具体变化情况如下。
1.1制冷系统的压力脉动空调系统室内机发出低频气流噪声的原因是制冷剂在经过节流装置时产生了强度比较大的压缩波,制冷系统存在有管道缩口,供于内部流体的位置变化使用,流体在通过缩口时候,受到的压力会有变化,进而影响到流体的本身速率,这一情况最为典型的例子就是制冷剂在管道中流动的时候,一般都会经过空调器的节流装置,在这一块的管道会变得较为窄小,所以制冷剂本身受到的压强增大,进而加强流速,转化为一定程度上的压力波动,这一压力波动会对内部系统带来损耗与破坏,影响制冷模式下流体的整体速率,使得系统产生噪声,除了噪声以外,还会伴随着机器振动的情况出现。
1.2压缩波对于制冷系统的危害在压缩波形成时候,风机位置的排气同样会受到周期性的压力损耗,甚至比起内部系统受到影响的表现更为明显,流体通过管道时候,在截面口时的压力和速度都会得到加强,流体通过管道压缩以后,到了另一截面口便会产生膨胀,这种膨胀形式是弹性的,且带有振动效果。
压缩波对于系统的影响,着重点在于是否与系统运行过程中的频率一致,而如果压缩波的振动频率与系统的固定频率相同的话,两者之间就会形成一种共振模式,这种共振模式的表现情况被人称为气柱共振,气柱共振造成的噪声被划分在低频分类中,这种低频噪声同样是流体在管道截面口形成的,但受到影响的部位却是换热器,因为共振的关系,所以气柱振动的频率与低频噪声的大小是成正比的,同样的还包括压缩机在运行时候的效率如何,如若前者的效率越高,则低频噪声会呈现几何倍数的增长方式加大损耗。
新能源汽车空调电动压缩机控制技术的噪音与振动分析
新能源汽车空调电动压缩机控制技术的噪音与振动分析一、引言随着全球对环境保护的关注日益增强,新能源汽车成为了未来汽车行业的发展趋势。
而其中,空调电动压缩机控制技术的研究与优化成为了新能源汽车领域的重要课题之一。
本文旨在对新能源汽车空调电动压缩机控制技术中出现的噪音和振动问题进行全面分析,并提出相应的解决方案。
二、新能源汽车空调电动压缩机控制技术的现状新能源汽车空调电动压缩机控制技术是实现车内恒温恒湿环境的重要组成部分。
目前,新能源汽车空调电动压缩机通常采用变频调速控制技术,以提高能效和降低能耗。
然而,这种控制技术在实际应用中存在一些问题,其中最主要的问题就是噪音和振动。
三、噪音问题分析1. 噪音来源分析新能源汽车空调电动压缩机噪音主要来自于电动压缩机本身的工作过程中的振动和运动部件的摩擦声,还有与其相连的管道和散热装置等。
这些噪音源对于乘客的舒适性和驾驶员的安全感造成了一定的影响。
2. 噪音影响因素分析噪音的产生受到多种因素的影响,包括电动压缩机的转速、压缩机结构的设计、工作温度和冷媒种类等。
这些因素的不同组合会导致噪音水平的差异。
四、振动问题分析1. 振动来源分析电动压缩机的振动主要来源于电动机本身的振动、传动系统的振动以及风机的振动。
这些振动在传导过程中会引起其他部件的共振,进而增加整车的振动水平。
2. 振动影响因素分析振动的发生与电动机的质量平衡、电动机控制系统的稳定性、传动系统的扭矩传递效率等因素密切相关。
对这些因素进行合理设计和控制,可以有效降低振动水平。
五、噪音与振动控制技术研究为了解决新能源汽车空调电动压缩机的噪音与振动问题,研究学者们提出了一系列控制技术,并取得了一定的成果。
1. 噪音控制技术(1)优化电动压缩机的结构,降低工作时的摩擦和振动。
(2)添加吸音材料,减少噪音的传导和扩散。
(3)优化管道和散热装置的结构,减少气流噪音。
2. 振动控制技术(1)优化电动机的质量平衡,减少不平衡振动。
汽车空调系统制冷剂流动噪声研究及性能优化
汽车空调系统制冷剂流动噪声研究及性能优化摘要:汽车制冷系统运行初始阶段,从冷凝器到膨胀阀之间的管路存在气液两相流动,由此会产生气泡群且伴随着高频异响.从减少气液两相流动及消耗声能2个角度设计并验证了3种不同的消声方案,即加装小孔消音器,阀球与阀体接触处开孔以增加阀的动作值和加装扩张式消音器.通过焓差实验台将室外/内侧温度分别控制在35/27 ℃.通过瀑布图和主观感受对实验进行评价,实验结果表明,小孔消音器消除了9 kHz以上的高频异响;阀球与阀体接触处开孔效果最优,8 kHz以上基本消除,6~8 kHz前半段消除,后半段噪声值降低,在人体可接受范围内;采用扩张式消音器可以消除掉高频异响,主观感受优于原状态.汽车空调制冷系统主要由压缩机、空调箱、冷凝器、膨胀阀等部件组成.目前,国内大多数汽车厂商为了控制整车成本,压缩机采用定排量压缩机.制冷工况下,压缩机需要不断地启停,在启动后的一段时间内会产生高频异响,停止之后也存在异响,但是和启动前相比,异响较小,这里不作研究.这一过程涉及到制冷剂的两相流动、噪声的传递、激励等,是一个多专业交叉的问题.张立军等[1]在台架上研究了斜盘式压缩机在怠速工况下的噪声问题.汽车空调制冷噪声是一个系统的问题,涉及到系统的各个部件.Rodarte等[2]从膨胀阀下游管壁传递噪声的角度研究了热力膨胀阀的噪声问题,由膨胀阀产生的噪声,通过管壁振动,经过蒸发器放大,传递至车内.Ng[3]认为阀内噪声是由阀后漩涡脱离引起的.Koberstein等[4]对热力膨胀阀制冷系统的噪声源进行了识别,从进气管插入深度方面研究6.00 kHz高频噪声问题.张坻等[5]对管道中的气液两相流进行了模拟,研究发现气泡的产生发展及湍流的压力脉动是噪声产生的根本原因.目前大多数工作主要是从隔音的角度进行研究,本文在隔音减振的基础上,通过减少两相流的流动达到提升汽车冷却系统NVH(Noise、Vibration、Harshness,即噪声、振动与声振粗糙度)性能的目的.减小气液两相流动在本实验中即减小气态和液态制冷剂同时流过膨胀阀.相较于单相流动,两相流湍流会引起压力或者速度的脉动导致噪声的产生.在本实验过程中,通过对阀球与阀体接触处开孔使得在系统启动后,气态制冷剂先通过小孔,之后压力达到一定程度后,液态制冷剂顶开阀球通过膨胀阀,通过这种方式减少两相流,尽可能使得单相流体流过膨胀阀.1 噪声源识别及产生的机理1.1 实车噪声源识别汽车制冷系统由多个部件组成,产生噪声的原因是复杂的.系统的每个部件之间关系紧密,不能仅从某一局部进行分析优化.在实车开空调的瞬间,压缩机启动,制冷系统开始工作,此时会产生高频异响,影响整车的舒适性.本文所采用的噪声识别设备为keyVES-M便携式声学相机,其工作原理是基于一系列的传声器阵列,利用声波传递到传声器的相位差确定声源的位置,再通过阵列信号处理算法将声音转化为可视化的图,通过照片和视频的形式帮助使用人员迅速地找到噪声源.图1为声学相机拍摄的噪声源照片,从照片中可以看出在膨胀阀处出现了彩色的等高线图,由中心向周围扩散,噪声值逐渐降低,由此可以判断噪声源为膨胀阀.图2 为膨胀阀的剖切图,原阀采用平行充注的方式,上下顶杆分离、下顶杆偏细.这种分离结构与一体结构相比,容易发生振动,导致膨胀阀的NVH性能偏低.图1 噪声源定位Fig.1 Noise location图2 阀剖切图Fig.2 Section diagram1.2 异响产生的机理高频异响的频率在6 kHz以上,一般机械振动噪声频率很难达到.在整个制冷系统中,压缩机作为系统运行的动力,将蒸发器内的气态制冷剂压缩,送到冷凝器.冷凝器内的液态制冷剂通过热力膨胀阀节流降压后进入蒸发器内蒸发吸热,带走车内的热量.在制冷剂通过膨胀阀节流的过程中,微小气泡破裂会产生高频异响.付英杰等[6]在气泡群振荡及噪声仿真中研究了尺度R在146.7 μm左右的气泡.通过谱分析,该尺寸的气泡自然振荡频率为22 kHz,远高于高频异响频率的6 kHz.当单个气泡组合形成气泡群之后,且其半径与单个气泡半径比为120时,产生的噪声频率约为6 kHz.实车上的高频噪声产生的机理即气泡群气泡群振荡.2 高频异响台架及实验工况在整车实验测试过程中,一个微小的改动往往需要将整个HVAC(Heating, Ventilation and Air Conditioning,即暖通空调)从车内拆除下来,更换完之后又装上去,耗费大量的时间.因此,本实验在台架上复现进行,管路均采用实车管路,保证工况和实车工况接近.图3所示为已经安装完成的实车管路.图4所示为隔音措施.实验过程中,电机高速运转导致背景噪声过大,需要采取一定的措施对背景噪声进行处理.建筑用玻璃棉具有良好的吸音特性,故将电机用玻璃棉阻隔,将外界噪声影响降到最小,保证背景噪声对测量结果无影响.同时在HVAC处布置隔音罩,内部采用波浪型吸音棉,减少声波在隔音罩里面的反射,保证实验测量的准确性.图3 高低压管路Fig.3 High and low pressure pipeline图4 隔音措施Fig.4 Sound insulation measures图5为实验系统图,制冷剂通过压缩机压缩,进入到冷凝器,通过冷凝风扇将热量带走,之后通过膨胀阀节流,在蒸发器中蒸发吸热,最后回到压缩机完成循环.实验前先将蒸发器室和冷凝器室的温度和风量打到设定值,之后打开噪声数据采集器,5 s后启动系统,记录15 s后关闭系统,再记录5 s后停止数据采集.之后在相同工况下让三位实验员分别进行主管评价,综合三人评价得出结论.1—冷凝风扇,2—冷凝器,3—传声器,4—压缩机,5—热力膨胀阀,6—蒸发器,7—鼓风机图5 实验系统图Fig.5 Experimental system diagram高频异响通过HVAC出风口传递至车内,实验用声级计水平放置,对准出风口,位于出风口0.5 m处.蒸发器侧干球温度设置在27 ℃,相对湿度40%,风量320 m3/h,冷凝器侧干球温度设置在35 ℃,相对湿度40%,风量2 700 m3/h.同时,为了还原实车的真实情况,制冷剂的充注量为550 g,与实车管路充注量保持一致.图6给出了声级计及出风口温度布置位置.图6 出风温度及声级计布置Fig.6 Outflow temperature and sound level meter arrangement实验台台架中的电动机与实车发动机不同,需要对压缩机的转速重新进行标定以还原实车在不同工况下的高频异响.转速标定按照台架电动机输出功率与压缩机转速一一对应的关系进行.表1为压缩机转速标定的结果.表1 压缩机转速标定Tab.1 Calibration of compressor speed3 高频异响优化针对上述高频异响产生的机理,本文主要从以下几个方面进行考虑,首先是对热力膨胀阀本身进行改进,原阀的动作值为0.18,平行充注,从阀动作值角度进行优化;其次采用小孔消声器来约束气泡群的大小,或者通过加装消音器等进行优化.以原状态作为基准进行分析对比,对其声压级进行测量.从人员主观感受及声压级瀑布图这两方面进行结果评价.在主观感受方面,实验分别采用三位不同的实验人员对噪声进行主观评价,综合三人感受得出结论.原状态下,吸离合后立即出现高频异响,持续时间约为10 s,声音明显.图7 原状态瀑布图Fig.7 Original waterfall map图7为原状态第一次吸离合时的瀑布图.实验在5 s时第一次吸离合,随后经过2.5 s,出现高频异响,在7~8 kHz区间出现了非常明显的异响特征,持续时长约为15 s.在8 kHz以上也存在着异响,但噪声值较低,约为十几分贝,对人影响较小.从图中出现的不同频率的异响可以判断在管路中出现了不同尺度的气泡群.压缩机启动瞬间,系统由静止状态转为运行状态.从压缩机到膨胀阀这段管路中存在的气体与来自压缩机的液态制冷剂混合,形成气液两相流.当携带有气泡群的液态制冷剂通过膨胀阀时,就会产生高频异响.3.1 小孔消声器小孔消声器的本质是抗性消声器,它将孔的尺寸和空腔深度进行组合,使得声波在共振腔中来回的反射、干涉,达到消耗声能的目的[7].图8为小孔消声器的原理图.声音从左边传入,到达消声器之后,声波进入共振腔,不断的反射和干涉.设计可以通过改变空腔深度D和小孔的直径d来达到消除异响的目的.图8 小孔消声器的原理图Fig.8 Principle diagram of small hole muffler小孔消声器消声的频率计算公式为其中:c为声速,为声音在R134a制冷剂中的传播速度,在T=0 ℃、阀后压力为0.3 MPa的工况下,c=621.71 m/s;p为穿孔率;l为小孔的有效颈长,其中:t为板厚.图9所示为小孔消声器的数模及实物.通过在蒸发器的进出口配管上加装小孔消声器以达到消除异响的目的.对实验进行主观评价,在第一次压缩机吸合时,高频异响依旧存在,但是第二次及第三次压缩机吸合时,人耳无法捕捉到高频异响.图10为系统第一次吸离合时候的瀑布图对比,可以发现9 kHz以上的声音有所改善,声音响度降低,且频谱上的颜色变浅.9 kHz频率以下的声音响度降低的幅度较小.图9 小孔消声器的数模及实物Fig.9 The mathematical model and reality of small hole muffler图10 第一次吸离合状态对比Fig.10 Contrast of the first separation and reunion states图11为第二次吸离合时的瀑布图,从图中可以看出异响的颜色较浅,即小孔消声器在第二次吸离合时仍存在异响的频率,但是噪声值降低,人耳无法捕捉到声音,和主观感受一致.图11 第二次吸离合状态对比Fig.11 Contrast of the second separation and reunion state 3.2 膨胀阀结构优化高频异响的产生是由于气泡群振荡,因此减少管路混合时的含气率是提升汽车冷却系统NVH的一种解决途径.从膨胀阀的角度,如何在压缩机启动的前期让气态制冷剂尽可能的通过膨胀阀是解决高频异响的一种思路.阀内部构造如图12所示,主要由阀球、蝶形限位装置、弹簧等零部件构成.为使压缩机启动前期气态制冷剂流过膨胀阀,在阀体的阀球与阀体接触处上加开小孔,并且将阀的动作值调高至0.21.在启动瞬间,冷凝器至阀这段管路中的部分气体会通过小孔,进入蒸发器,同时在调高动作值之后,阀的动作变慢,即在阀工作前,更多气体从小孔处通过.图12 阀内部构造Fig.12 Internal structure of valve从实验的主观感受来看,压缩机吸合后的5.5 s左右,即数据开始记录后的10.5 s开始出现高频异响.前1 s高频异响较轻微,之后2 s响度稍有增加.整体来说,高频异响出现往后移的趋势,响度减小,NVH性能得到提升.实验测试结果如图13所示,从图中可知,在5 s压缩机启动的时候,出现了异响,但是由于噪声值较低,主观上无法感受到噪声的存在.在12 s左右,瀑布图中6~8 kHz处的颜色加深,可见此时异响增大,一直持续到了16 s.总体趋势和主观感受一致.与此同时,可以发现9~12 kHz之间频谱异响消失,分析原因发现,在阀球与阀体接触处开了小孔之后,冷凝器至阀之间管路的压力降低,气泡群尺度增大,使得高频噪声得到改善.图13 结构优化后的瀑布图Fig.13 Waterfall map after structural optimization3.3 扩张式消音器扩张式消音器[8]的原理是利用管道截面积的突变,使得原先沿着管道方向传播的声波往声源方向反射回去,达到消声的目的.图14为蒸发器配管加装消音器,通过主观感受,加了消音器的制冷系统,异响响度有所减小,但却出现了流水声和吹气泡声,噪声值较小.从测试结果图15看,在5 s的时候压缩机启动,7 kHz频率以上的异响在瀑布图中颜色已经不太明显,但是在2~3 kHz之间出现了颜色较深的一段,和主观感受一致,分析原因发现配管和蒸发器呈一定的角度,导致液态制冷剂在消声器处存在着一定的堆积,此时制冷剂流过这段时就会出现流水声和吹气泡的声音.在6~7 kHz之间,仍旧出现一段异响频谱,颜色深度降低,说明高频异响有所减弱,NVH性能得到提升.图14 蒸发器配管加消声器Fig.14 Evaporator with silencer图15 消音器瀑布图Fig.15 Waterfall with silencer4 结论通过对高频异响产生的机理进行分析,发现高频异响产生的原因是系统的初始运行状态不稳定,管路中出现气液两相流,形成气泡群.本文主要从减少气液两相流动的含气率以及噪声产生后的抗性消声这两个方面对高频异响进行研究分析.减少含气率相当于将气液两相流动转化为单相流动,增加流动的稳定性,减少气泡群所产生的噪声.抗性消声是从传播途径的角度考虑,无论是小孔消音器还是扩张式消音器,其机理都是让声波在传播的过程中发生反射,使声能被消耗.实验结果表明,采用小孔消声器的方案消除了9 kHz以上的高频异响,降低了9 kHz以下频率噪声值,当压缩机再次运行的时候,高频异响消失,相比于不加小孔消声器的方案,NVH性能得到了改善.通过更改热力膨胀阀的内部结构,消除了8 kHz以上高频异响,6~8 kHz之间的高频异响在压缩机启动的前半段时间内消失了,后半段还存在着微弱的声响,空调制冷系统噪声在可接受的范围之内.采用扩张式消音器,7 kHz以上的高频异响基本消除,但是出现了新的流水声和吹气泡的声音,响度较小,在可接受的范围之内.作者:张振宇,王理楠,陈江平。
汽车空调旋叶式压缩机排气阀片的振动特性
汽车空调旋叶式压缩机排气阀片的振动特性李春银;王树林【摘要】Discharge valve is one of the key parts for vane compressor of a car air conditioner,and it is also one of the main vibration noise sources of the compressor.Through the dynamic analysis of the discharge valve structure,a mathematical model for the value vibration was constructed,and its natural frequencies and forced vibration were solved. With UG NX Nastran,the modal frequencies and modal shapes of the discharge valve were obtained.The test results showed that the compressor shell vibration acceleration,noise and exhaust pulsation are lower than their upper limits in the GMW standards of the General Motors Corp.,USA,so the working condition of the discharge valve isreliable.However, the study results showed that the ultimate displacement of the valve vibration is relatively close to the height of restrictor plates;therefore,there still remains some space for raising the height of restrictor plates or limiting the vibration amplitude of the valve for further control of the exhaust pulsation and noise of the system.This study provided a reference for vibration control and fault diagnosis of a discharge valve even the overall vane compressor.%排气阀片是汽车空调旋叶式压缩机中的关键零件,是压缩机主要振动噪声源之一。
汽轮机PG-PL调速器的振荡原因分析
汽轮机PG-PL调速器的振荡原因分析徐鑫金【摘要】对627 kW汽轮机PG-PL型调速器出现剧烈振荡的问题进行分析,认为造成振荡的原因是配汽机构与调速系统不匹配,配汽机构存在主汽阀零点未对准问题,调节时汽阀线性改变。
采取了相应的技术措施后,振荡故障消除。
%The problem of intense oscillation of 627 kW turbine PG-PL governor was analyzed. The causes for the oscillation was believed that mismatching happened between the steam distribution system and the speed governing system , misalignment at the main steam valve’s zero point of steam distribution mechanism existed,and the linear change of steam valve happened during adjustment. The technical measures were adopted and the oscillation problem was eliminated.【期刊名称】《炼油与化工》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P42-43,44)【关键词】汽轮机;PG-PL调速器;振荡故障;分析处理【作者】徐鑫金【作者单位】大庆石化公司化肥厂,黑龙江大庆163714【正文语种】中文【中图分类】TK26某化肥厂尿素装置高压甲铵泵P501是从日本EBARA公司引进的125×100SSP6T型垂直剖分式离心泵,其调速系统采用伍德沃德公司生产的PGPL型机械离心液压调速器通过其动力缸的伺服活塞输出液压信号。
直流变频压缩机振动分析
直流变频压缩机振动分析魏会军;任丽萍【摘要】本文介绍了压缩机的振动原理,阐述了变频压缩机与定频压缩机的振动区别,并结合直流变频压缩机匹配中出现的振动故障进行分析,提出了减缓振动的几种措施,并根据主要原因进行了振动测试,找到了有效降低低频振动的设计改善.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2010(029)015【总页数】1页(P194-194)【关键词】直流变频压缩机;振动;转动惯量【作者】魏会军;任丽萍【作者单位】珠海格力电器股份有限公司机电技术研究院,珠海519070;珠海格力电器股份有限公司机电技术研究院,珠海519070【正文语种】中文【中图分类】TB650 引言随着能效的提升和人们对变频空调舒适性的逐渐认知,可以预测,直流变频空调将逐渐成为市场的主流,而直流变频压缩机作为直流变频空调的心脏,也成为决定直流变频空调质量的关键技术之一。
其中,压缩机的振动设计,涉及到空调的管路配置、控制器的转矩补偿等,直接影响到空调的可靠性、噪音和耗功。
本文主要从压缩机本体的振动机理的分析出发,通过优化压缩机结构,使空调管路的振动进行了控制和改善。
1 直流变频压缩机的振动与定频压缩机相比,变频滚动转子式压缩机的运行频率更宽,它需要面临从10Hz 到120Hz运行所带来的各种影响,下面根据运行原理对其进行进一步的探讨1.1 压缩机的主要振动源对于滚动转子式压缩机,它由电机带动泵体进行转动,并通过泵体压缩气体来实现整个压缩过程,而在此过程中,泵体转动所需要克服的是气体力和运动部件运行所需的摩擦力,通过力学计算,从凌达某一款定频压缩机的泵体阻力矩曲线图中可以看出,单相异步电机的力矩Tm波动相对泵体阻力矩Tp要小很多,而此差值为滚动转子式压缩机的主要振动源,并且此差值越大,则压缩机的振动源就越据烈。
1.2 变频压缩机的振动特点变频压缩机需要面临低频和高频所带来的变化,从压缩机的旋转运动方程1可以看出:因为力矩差值的存在,压缩机在每一转的旋转过程中是不停地进行加速和减速运动。
热力膨胀阀的故障判断和现场处理
过热度低曰 吸气压力正常或稍高遥 揖可能原因铱 员援 热力膨胀阀野冰堵冶尧野脏堵冶尧野蜡封冶等袁故障 现象和原因同前所述遥 因为这些因素可能使膨胀阀 流口固定在各种可能位置袁所以袁也有可能造成流量 过大或过小遥 圆援 膨胀阀口内部泄漏袁密封不严遥 如果发生内部 泄漏袁压缩机停止后在膨胀阀处仍然可以听到野嘶嘶冶 的流动声音袁同时袁从视液镜看到液体仍在流动遥 当 然袁从视液镜观察液体流动情况时袁要排除较高处制 冷剂回流引起的干扰和气泡遥 确认有内部泄漏后袁可 以拆下流口组件检查密封情况袁如果不能解决袁就需 要更换整个阀体了遥 猿援 感温包安装问题遥 安装位置和方式不对袁或者 和回气管接触不好袁或者感温包保温不好袁都有可能 造成供液过多遥 源援 热力膨胀阀过热度调整不当遥 揖故障之三铱 压缩机启动时袁制冷剂流量较大遥 揖故障现象铱 液体进入压缩机曰 没有过热度曰 吸气压力高于正常值遥 揖可能原因铱 员援 机组安装不规范遥 由于管路流向尧室内机室外 机的相互位置安排不妥袁造成停机时制冷剂向压缩机 或蒸发器汇集袁在突然开机时流量较大遥 圆援 压缩机处于较低温度环境中遥 在压缩机较长 时间停机状态下袁制冷剂逐渐由温度较高处迁移到温 度较低的地方袁如果压缩处的温度较低袁则可能汇集 了很多制冷剂并与冷冻机油互溶遥 在压缩机开机时 突然沸腾遥 这就是要求机组长期停机后欲开机之前袁 对机组通电预热的原因遥 猿援 外平衡管堵塞遥 感测到的压力不能很快传递 到阀体内袁造成关闭力小袁阀口开启较大遥 源援 液管上的电磁阀关闭不严遥 在停机时源源不 断的为膨胀阀提供制冷剂袁以至在低压侧内集聚遥 揖故障之四铱 制冷系统振荡袁或间歇式不稳定遥 揖故障现象铱 吸气压力波动曰 吸气过热度波动曰 膨胀阀时而供液不足袁时而供液太多遥 揖可能原因铱 员援 设计制冷系统特性不能抑制系统振荡袁类似 于常见的野共振冶袁系统不匹配遥 圆援 选用的膨胀阀容量过大造成振荡遥 猿援 感温包安装位置不对遥 如果测到的是回气管 中积存的冷冻油的温度袁则容易出现振荡遥 源援 蒸发器上负荷分布不均匀遥 如气流吹过蒸发 器时不均匀袁蒸发器盘管各回路内制冷剂分配不均匀 等遥 缘援 制冷剂中含有较多水分遥 可能造成膨胀阀时 而冰堵袁时而解冻正常工作的状态遥 三尧小结 从以上的各种故障分析可以看出袁需要更换膨胀 阀才能解决故障的情况并不太多袁关键是通过对膨胀 阀状态的分析袁 找出制冷系统存在的其他方面的问 题遥
电子膨胀阀的应用领域及关键技术_江明旒
第9卷 第1期制冷与空调2009年2月REFRIGERATION AND AIR -CONDITIONING100-104收稿日期:2008-03-04通信作者:王如竹,Em ail :rzwang @sjtu .edu .cn电子膨胀阀的应用领域及关键技术江明旒 王如竹 吴静怡 郭俊杰(上海交通大学)摘 要 介绍电子膨胀阀的分类及工作过程,并分别阐述其在各领域中的应用现状,着重从流量特性和控制策略及算法2方面对其关键技术进行分析论述,最后指出目前电子膨胀阀的应用技术中存在的一些问题及今后的发展趋势。
关键词 电子膨胀阀;应用领域;流量特性;控制Application fields and key techniques of electronic expansion valveJiang Ming liu Wang Ruzhu Wu Jingy i Guo Junjie(Shanghai Jiao T ong University )ABSTRACT Presents the classificatio n and w orking process o f electro nic expansion valve (EEV )briefly .Discusses the applicatio n fields and some key technique s of EEV ,such as the flow characteristics ,control strategy and algo rithm in details respectively .Finally an -alyzes so me problems needed to resolve and the develo pment trend o f EEV .KEY W ORDS electronic ex pansion valve ;applicatio n fields ;flow characteristics ;co ntro l 电子膨胀阀是一种可按预设程序调节进入制冷装置的制冷剂流量的节流元件。