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吸排氣壓力對線(xiàn)性壓縮機性能影響分析
摘要：對電冰箱而言，壓縮機在其中占據著(zhù)非常重要的作用，與此同時(shí)也是電力消耗的重要組成部分，占據電冰箱與空調能耗的83%左右。目前復式壓縮機在電冰箱中占據著(zhù)主導的位置，但是相對而言，機械的整體效率比較低。在應用封閉壓縮機輸入功率中，只有50%左右的功率被應用。本文就系排氣壓縮機對線(xiàn)性壓縮機性能的影響進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：系排氣壓力;影響;線(xiàn)性壓縮機性能
線(xiàn)性壓縮機相對于復式壓縮機來(lái)說(shuō)，活塞收到的徑向力減小，同時(shí)摩擦力也相對減少，這就提升了壓縮機整體的工作效率，并且線(xiàn)性壓縮機活塞行程會(huì )隨著(zhù)輸入電壓的變化而發(fā)生變化，因此，啟動(dòng)與調節壓縮機相對而言比較容易，這樣也就有效減少了點(diǎn)擊頻繁啟動(dòng)能量的消耗。觀(guān)察LG實(shí)驗數據我們可以得知，300L的冰箱如果用線(xiàn)性壓縮機的話(huà)，總體電能可以節省25%。機器在運行中，活塞位移所生成的大小、位移的上止點(diǎn)在受到電擊驅動(dòng)里影響的同時(shí)，還會(huì )受到壓縮機進(jìn)排氣壓力的影響。
一、系統模型
在永磁材料研究不斷深入的過(guò)程中，要想取代傳統冰箱壓縮機，動(dòng)圈式線(xiàn)性壓縮機最有可能。動(dòng)圈式線(xiàn)性壓縮的動(dòng)子由動(dòng)圈和活塞固定連接所組成，動(dòng)圈在貼心和永久磁鐵之間的空隙中間，氣缸頂部設置排氣閥，而活塞頂面上也同時(shí)布置著(zhù)進(jìn)氣閥。當電流通過(guò)動(dòng)圈時(shí)，活塞在磁場(chǎng)的變動(dòng)下會(huì )受到和電流同頻率的推動(dòng)機振力，這樣就會(huì )促使動(dòng)圈式線(xiàn)性壓縮機的動(dòng)子形成進(jìn)行往復運動(dòng)，進(jìn)而達到壓縮氣體的目的。動(dòng)子的往復運動(dòng)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就與動(dòng)力學(xué)、電磁學(xué)與熱力學(xué)以及控制工程學(xué)等相關(guān)學(xué)科相關(guān)，進(jìn)而可以將該系統模型分成為機械、電磁及熱力學(xué)三個(gè)系統。
1.1 機械系統
當系統在運行時(shí)，機械系統組成了動(dòng)子�；钊芰D和機械系統的結構圖，見(jiàn)圖1。
通過(guò)牛頓第二定律就可以了解到，機械系統強迫震動(dòng)微方程式 可以表示為：
在這個(gè)方程式中，x(t)表示的是活塞離開(kāi)坐標原點(diǎn)的距離m;t表示為時(shí)間s;m表示運動(dòng)過(guò)程中的質(zhì)量，其中主要包括了連接板、活塞、動(dòng)圈與1/3的彈簧質(zhì)量，單位為kg;c則表示為線(xiàn)性阻尼系數，包含電磁阻尼與活塞摩擦阻尼，Ns/m;方程式中的k是用來(lái)表示彈簧的剛度，N/m;fe為電磁驅動(dòng)里N;fg為氣動(dòng)力N;ff表示為摩擦力，通常情況下摩擦力是相對較小的，可以合并到線(xiàn)性阻尼N中。
1.2 電磁系統
動(dòng)圈在進(jìn)行往復運動(dòng)的時(shí)候，就會(huì )產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢，其中電動(dòng)勢微εd與產(chǎn)生電動(dòng)勢εg，用式子表示則為：εi=εd+εg。在電動(dòng)勢欲外加電源電壓共同作用的情況下，就會(huì )產(chǎn)生回路電流i，在此過(guò)程中線(xiàn)圈電阻R會(huì )形成電壓降UR，通過(guò)克希荷夫定律與電磁關(guān)系就可以得到電壓微分方程：
方程式中，Re為等效電阻Ω，Be為磁場(chǎng)磁通密度T，le為導線(xiàn)有效長(cháng)度m，le為等效電感H。
1.3 熱力學(xué)系統
通過(guò)質(zhì)量守恒、能量守恒以及氣體狀態(tài)三方面的方程，可以獲得壓縮機氣缸容積內狀態(tài)發(fā)生變化的全過(guò)程。依據熱力學(xué)的第一定律，能夠將外界對控制容積做功表示為正，不計進(jìn)、出控制容器氣體動(dòng)能與勢能，這樣可以將控制其內容積壓力變化規律用方程式表示為：
方程式中，m為控制容積氣體的質(zhì)量kg，v為氣體速度m/s，h為焙值kJ/kg，Q為交換熱量kW，控制容積分別為p、T、Vc，壓力表示為Pa;溫度用K表示;體積則為m3，o表示出口。
二、壓縮機受吸氣壓力影響
壓縮機在標準狀態(tài)下運轉，參數沒(méi)有發(fā)生任何變化，吸氣壓力在0.5MPa、0.6MPa與0.8MPa等情況下會(huì )對排氣壓力產(chǎn)生不同的性能影響。從實(shí)際的運行狀態(tài)就可以了解到，在吸氣壓力不斷提高的時(shí)候，壓縮機的制冷量與排氣量比例會(huì )不斷增加，吸氣壓力、壓比與容積系數都會(huì )對壓縮機的指示功率產(chǎn)生影響。如果吸氣壓力不斷增加，壓比將會(huì )減小，這時(shí)，容積系數將會(huì )增加，隨之壓縮機的指示功率也隨之增加。從這就可以看出，電功率也在不斷增大，吸氣壓力不斷增大的時(shí)候，壓縮機所消耗的電功率卻會(huì )增加，增幅會(huì )遠遠高于制冷的幅度。所以，吸氣壓力的升高會(huì )使壓縮機的功率產(chǎn)生降低趨勢。
三、壓縮機受到排氣壓力的影響
在平時(shí)應用的狀況下，參數沒(méi)有發(fā)生變化，吸氣壓力在0.051MPa、0.062MPa與0.081MPa的時(shí)候，排氣壓力發(fā)生變化就會(huì )引起壓縮機發(fā)生變化。在吸氣壓力與吸氣溫度不發(fā)生變化的情況下，壓縮機的制冷量、電功率與排氣量以及性能指數值都會(huì )有所降低。產(chǎn)生這種結果的主要原因就是在排氣壓力不斷增加的時(shí)候，壓比會(huì )持續升高，使得排氣量在不斷加強的情況下，即使在吸氣值與密度保持一定，飽和液體的值會(huì )不斷地增加，這樣就導致了壓縮機單位制冷量逐漸下降。在壓縮機運行制冷量不斷下降的時(shí)候，壓縮機的循環(huán)性能指數也會(huì )相應的下降。在實(shí)際啟動(dòng)壓縮機的時(shí)候，排氣壓力并不會(huì )發(fā)生變化。但是在壓縮機剛開(kāi)始使用的時(shí)候，排氣壓力處于零狀態(tài)。在此種情況下，如果沒(méi)有將輸入功率調低，將會(huì )產(chǎn)生不利影響。與此同時(shí)，在制冷工藝需求的過(guò)程中，壓縮機的排氣量與排氣壓力會(huì )隨著(zhù)變化而發(fā)生改變。
四、結語(yǔ)
在壓縮機吸氣壓力不斷升高的情況下，制冷量與電功率會(huì )不斷增加，即使電功率與制冷量同時(shí)增加，但是制冷量的幅度顯然低于點(diǎn)高功率。因此，在此種情況下應當盡可能保持壓力穩定，不可將吸氣壓力升得過(guò)高。與此同時(shí)還應當注意壓縮機運行的經(jīng)濟性能。
參考文獻：
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