R600a节能压缩机探析
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顶部对应排气孔的位置设计凸台， 以减小余隙容积， 提高容积效率。表 1 是 FG7’’98 压缩机采用 1## 钢制阀板同凹阀板数据对比。可知， 采用 1## 钢制 阀板同样可达到凹阀板的 045 值。另外钢制阀板 同凹阀板相比有如下优点： （ D） 阀座的平面度比凹阀 板工艺上更容易保证， 排气阀片密封性能检测下线 材料上， 钢制阀板比 率比凹阀板低， 且一致性好； （H） 粉末冶金材料的凹阀板气密性要好； （ E） 平的钢阀板 不需要新增设备。鉴于此以及凹阀板应用在 C699D 压缩机上减少的余隙容积占气缸容积的比例较小， 研制中采用了钢制薄阀板。 需要指出， 薄钢制阀板如排气阀片、 限位器仍采 用传统铆接形式， 则阀板铆接后容易变形， 可将排气 阀片设计成整体式排气阀片， 取消铆接结构， 阀组装 配也更加方便。 +-’-1 提高温度系数方法 温度系数对输气系数的影响是很重要的， 有时
注： 试验工况： 蒸发温度 . 1+ - +> 冷凝温度 /, - ,> 过冷温度 +1 - 1> 吸气温度 +1 - 1> 环境温度 +1 - 1> 依据标准： ?2"@=9=A . ’==6 电冰箱用全封闭型电动机 . 压缩机
采用凹阀板分析。国外高效压缩机大部分采 1） 用凹阀板阀组， 其排气孔厚度为 ’ - /## 至 ’ - A##， 同普通平阀板相比厚度降低了近一半， 这对余隙容 积的降低是很有利的， 可降低 +/< B ,9< ,<
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引言 电冰箱的能耗与其制冷系统优化匹配、 箱体结
机效率， 尽而提高压缩机 ,-. 值。
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影响压缩机 ,-. 值因素 （ !# 4 "# ） ・ ・ ・ （%） 对制冷压缩机： ,-. 3 5 6 6$ ! ! ! 式中： （ 78479） ； ! # —单位质量制冷量 " # —单位
构设计和控制手段的完善有直接关系， 其中前两项 占主体地位。降低电冰箱能耗最直接的方法是在制 冷系统中匹配使用节能压缩机。 压缩机的能耗占电冰箱总能耗的 1*2 左右， 因 此， 提高压缩机单位功率制冷量 （即 ,-. 值） 就可以 降低电冰箱耗电量。为提高压缩机 ,-. 值， 须增加 制冷能力减少能量输入。对此许多文章都有介绍， 其中较多的， 如机型结构的改变等涉及到原有加工 设备无法使用。经济、 合理的解决方案是尽可能利 用原有生产装备、 不改变压缩机主体结构， 在原主流 机型基础上通过改进吸排气回路、 阀组及电机优化 设计等措施以提高压缩机压缩效率、 机械效率和电
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质量理论压缩功 （ 78479） ； !# —压缩效率； !$ —机械 效率； !$% —电机效率 对于给定工况和制冷剂， 影响 ! # 和 " # 一定， 机械效率和电机效率。 ,-. 值的因素为压缩效率、
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提高压缩机 ,-. 值的途径 提高压缩效率
表. 汽缸容积 （ 45( ） 7 8 7(
［*］
结构允许的情况下尽可能加大消音器的容积， 内部 采用阻抗式， 这样可有效降低吸气过程中的气流脉 动。同时， 通过优化吸气通道及缸头部分的传热， 以 减少压缩机吸入蒸气的过热度。表 ( 是 ,-%%%."/ 压缩机采用绝热技术前后实验数据比较。可以看 出， 采用绝热技术后， 压缩机的制冷量及 "#$ 值有 了明显的提高。
汽缸中压缩开始前， 将受到壳内高温气体和所接触 的各壁面的加热， 从而导致气体吸入状态发生变化， — /= —
第 .9 卷 第 % 期 .&&* 年 . 月
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比容增加使 ! 压缩功增加， "#$ 值降低。有 !减少， 文献指出， 吸气过热度每增加 %&’ ， "#$ 值降低 () 左右 。为提高温度系数 " + 研制中采用半直接吸 气方式， 这样可降低制冷工质吸入汽缸中的过热度。 另外， 吸气过程中气流脉动对压缩机整机的噪音影 响大， 项目采用 $,+ 工程塑料的半直接 吸 气 消 音 器， 其管口正对并尽量靠近壳体吸气管并在压缩机
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另外吸气过程中气流脉动对压缩机整机的噪音影响大项目采用pbt工程塑料的半直接吸气消音器其管口正对并尽量靠近壳体吸气管并在压缩机结构允许的情况下尽可能加大消音器的容积内部采用阻抗式这样可有效降低吸气过程中的气流脉动
第 &+ 卷 第 % 期 &##" 年 & 月
制冷学报 +,-.*%/ ,0 120.#32.%4#,*
速 （ !"#$%） 实际质量输气量： ・#$ " % ’ （ ()"*） （+） !" &! 其中： （# "()） % ’ —气体吸入状态比容
+
于下止点时， 活塞顶面与阀板面间的容积及气阀通道 的容积所决定的。前者目前已设计到几乎不可再减 少的程度， 后者所占的比例较大。因此减小气阀通道
［1］ 的余隙容积有重要意义 。研制采取了如下措施：
’ ) 河南新飞电器有限公司
分析了影响压缩机 ,-. 值因素。采用无限位吸气阀片及钢制薄阀板， 使用半直接吸气方式及消音器， 优化
吸气通道及缸头部分的传热以及阀板吸、 排气孔孔径、 内排气管管径等措施提高压缩机的压缩效率。采用细曲轴及 平面滚动轴承技术及较低粘度的冷冻油以提高机械效率。采用优化电容器的 !/,! 电机， 选用高磁感低损耗硅钢 片， 增加定子高度并通过增大主线圈等方法优化电机设计。提出了机件加工精度、 运动部件配合间隙及阀组气密性 检测要求以及电机定转子装配工艺要求。在实验对比基础上研制的 !"##$ 压缩机 ,-. 值达 % ) +*。 热工学； 节能压缩机； 理论分析； 优化设计 ,-. 值；
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科技报道
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（% ) 河南纺织高等专科学校
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［%］ 从压缩机热力计算可知 ， 理论容积输气量：
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第 1: 卷 第 ’ 期 1996 年 1 月
*699 " 节能压缩机探析
#+’ - 1:， ,+ - ’ -./ - 1996
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其中： 0—相 对 余 隙 容 积； #—多 变 膨 胀 指 数； —压力比。 ! 相对余隙容积越小， 在相同的压力比和多变膨胀 指数值下， !% 就越大。而余隙容积主要是由活塞处
表’ 制冷量 （7） 优化前 优化后 前后对比 ’+, - / ’/’ - 1 ; ’1 - ,<
2’’’103 压缩机簧片阀优化前后参数比较 输入功率 （7） ’96 - : ’96 - / . 9 - 1< 电流 （8） 9 - /+ 9 - /1 . ’ - =< （7"7） 045 ’ - 16 ’ - ,1 ; ’1 - :<
［/］ 是决定性的 。制冷剂从进入压缩机壳体起， 到在
， 比普通
阀板明显减少气体 再 膨 胀 体 积， 可 提 高 045 值 约 。尤其对高排气压力工质 （如 C’1、 压 C’+,D） 缩机更有效。因为在结构相同的情况下， C699D 压 汽缸容积需 缩机要达到 C’1 压缩机同等的制冷量， 增加 :9< 左右， 故同样减少的余隙占 C699D 压缩机 汽缸容积的比例比 C’1 压缩机要小。例如 C’1 工 质压缩机， 普通有限位平阀板阀组单位汽缸容积制 如采用凹阀板、 无限位吸气阀片， 冷量为 1+7"E# ，
’）由原来有限位器的吸气阀片改为无限位吸 气阀片。由外界强制限位变为利用阀片自身弹力限 位。这同舌簧形状设计有关， 舌簧越软， 吸气时越容 易打开， 打开幅度也越大。但并不是越软越好， 阀片 太软会导致阀片拍击阀座产生的噪音加大， 同时也 不利于阀片的工作可靠性。阀片形状的设计需对其 可靠性寿命进行验证， 可在压缩机性能及寿命测试 中进行校验。在 2’’’103 压缩机试验表明， 仅优化 阀片， 045 值由 ’ - 16 提高到 ’ - ,1。表 ’ 是前后数据 对比， 可以看出， 输入功率前后变化不大， 而制冷量 的增加使 045 值大幅度上升。
（,） !—输气系数 ， ! &!%・ !&・ !’・ !( 式中!% —容积系数； !& —温度系数； !( —压力 系数； !’ —泄漏系数 从 （+） 式可以看出， 输气系数的大小直接影响压 缩机实际输气量。如何提高 !% 、 !& 、 !’ 及!( 是至关 重要的。 + - ’ - ’ 提高容积系数的措施 ) 知!% & ’ . ! （ 由文献 ［’］ " . ’）
+
可提高到 +97"E# ， 提高了约 +9< ， 而对 C699D 工质
+
来说， 由普通阀组单位汽缸容积制冷量的 ’,7"E#+ 提高到凹阀组的 ’6 - ,7"E# 只提高了 ’:<
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。所
以， C699D 压缩机采用凹阀板效果不理想。 采用钢制薄阀板。工艺可行性研究发现， 在 +） 现有阀板双端面磨床设备条件下将阀板厚度减少到 只要提高双端面磨床行星轮料盘的 1## 完全可行， 材料强度， 并改进料盘上阀板分布即可。并在活塞 万方数据
顶部对应排气孔的位置设计凸台， 以减小余隙容积， 提高容积效率。表 1 是 FG7’’98 压缩机采用 1## 钢制阀板同凹阀板数据对比。可知， 采用 1## 钢制 阀板同样可达到凹阀板的 045 值。另外钢制阀板 同凹阀板相比有如下优点： （ D） 阀座的平面度比凹阀 板工艺上更容易保证， 排气阀片密封性能检测下线 材料上， 钢制阀板比 率比凹阀板低， 且一致性好； （H） 粉末冶金材料的凹阀板气密性要好； （ E） 平的钢阀板 不需要新增设备。鉴于此以及凹阀板应用在 C699D 压缩机上减少的余隙容积占气缸容积的比例较小， 研制中采用了钢制薄阀板。 需要指出， 薄钢制阀板如排气阀片、 限位器仍采 用传统铆接形式， 则阀板铆接后容易变形， 可将排气 阀片设计成整体式排气阀片， 取消铆接结构， 阀组装 配也更加方便。 +-’-1 提高温度系数方法 温度系数对输气系数的影响是很重要的， 有时
注： 试验工况： 蒸发温度 . 1+ - +> 冷凝温度 /, - ,> 过冷温度 +1 - 1> 吸气温度 +1 - 1> 环境温度 +1 - 1> 依据标准： ?2"@=9=A . ’==6 电冰箱用全封闭型电动机 . 压缩机
采用凹阀板分析。国外高效压缩机大部分采 1） 用凹阀板阀组， 其排气孔厚度为 ’ - /## 至 ’ - A##， 同普通平阀板相比厚度降低了近一半， 这对余隙容 积的降低是很有利的， 可降低 +/< B ,9< ,<
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影响压缩机 ,-. 值因素 （ !# 4 "# ） ・ ・ ・ （%） 对制冷压缩机： ,-. 3 5 6 6$ ! ! ! 式中： （ 78479） ； ! # —单位质量制冷量 " # —单位
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&##* 年 % 月 ’% 日 # 收稿日期：
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表. 汽缸容积 （ 45( ） 7 8 7(
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结构允许的情况下尽可能加大消音器的容积， 内部 采用阻抗式， 这样可有效降低吸气过程中的气流脉 动。同时， 通过优化吸气通道及缸头部分的传热， 以 减少压缩机吸入蒸气的过热度。表 ( 是 ,-%%%."/ 压缩机采用绝热技术前后实验数据比较。可以看 出， 采用绝热技术后， 压缩机的制冷量及 "#$ 值有 了明显的提高。
汽缸中压缩开始前， 将受到壳内高温气体和所接触 的各壁面的加热， 从而导致气体吸入状态发生变化， — /= —
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［1］ 的余隙容积有重要意义 。研制采取了如下措施：
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分析了影响压缩机 ,-. 值因素。采用无限位吸气阀片及钢制薄阀板， 使用半直接吸气方式及消音器， 优化
吸气通道及缸头部分的传热以及阀板吸、 排气孔孔径、 内排气管管径等措施提高压缩机的压缩效率。采用细曲轴及 平面滚动轴承技术及较低粘度的冷冻油以提高机械效率。采用优化电容器的 !/,! 电机， 选用高磁感低损耗硅钢 片， 增加定子高度并通过增大主线圈等方法优化电机设计。提出了机件加工精度、 运动部件配合间隙及阀组气密性 检测要求以及电机定转子装配工艺要求。在实验对比基础上研制的 !"##$ 压缩机 ,-. 值达 % ) +*。 热工学； 节能压缩机； 理论分析； 优化设计 ,-. 值；
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第 1: 卷 第 ’ 期 1996 年 1 月
*699 " 节能压缩机探析
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其中： 0—相 对 余 隙 容 积； #—多 变 膨 胀 指 数； —压力比。 ! 相对余隙容积越小， 在相同的压力比和多变膨胀 指数值下， !% 就越大。而余隙容积主要是由活塞处
表’ 制冷量 （7） 优化前 优化后 前后对比 ’+, - / ’/’ - 1 ; ’1 - ,<
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阀板明显减少气体 再 膨 胀 体 积， 可 提 高 045 值 约 。尤其对高排气压力工质 （如 C’1、 压 C’+,D） 缩机更有效。因为在结构相同的情况下， C699D 压 汽缸容积需 缩机要达到 C’1 压缩机同等的制冷量， 增加 :9< 左右， 故同样减少的余隙占 C699D 压缩机 汽缸容积的比例比 C’1 压缩机要小。例如 C’1 工 质压缩机， 普通有限位平阀板阀组单位汽缸容积制 如采用凹阀板、 无限位吸气阀片， 冷量为 1+7"E# ，
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（,） !—输气系数 ， ! &!%・ !&・ !’・ !( 式中!% —容积系数； !& —温度系数； !( —压力 系数； !’ —泄漏系数 从 （+） 式可以看出， 输气系数的大小直接影响压 缩机实际输气量。如何提高 !% 、 !& 、 !’ 及!( 是至关 重要的。 + - ’ - ’ 提高容积系数的措施 ) 知!% & ’ . ! （ 由文献 ［’］ " . ’）
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来说， 由普通阀组单位汽缸容积制冷量的 ’,7"E#+ 提高到凹阀组的 ’6 - ,7"E# 只提高了 ’:<
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