過(guò)程裝備與控制工程外文翻譯（中文）-- 往復(fù)式壓縮機(jī)分析的現(xiàn)象模型

1、<p><b>　　中文7200字</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯</p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械電子工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 過(guò)程裝備與控制工程 </p><p>　　姓 名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　外文出處：International Journal of Refrigeration 30 </p><p>　?。?007） 1254-1265 <

3、/p><p>　　附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 </p><p>　　附件1：外文資料翻譯譯文</p><p>　　往復(fù)式壓縮機(jī)分析的現(xiàn)象模型</p><p>　　Navarroa, E. Granrydb, J.F. Urchuegu?´aa, J.M. Corber_ana</p><p&

4、gt;　　E.bRoyal Institute of Technology, Department of Energy Technologies, Division of Applied</p><p>　　Thermodynamics and Refrigeration, 100 44 Stockholm, Sweden</p><p><b>　　摘要</b>&l

5、t;/p><p>　　一個(gè)封閉式往復(fù)壓縮機(jī)的新模型。該模型能夠通過(guò)代表著壓縮機(jī)內(nèi)損失的主要來(lái)源的一系列數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)壓縮機(jī)本身的效率和容積效率。該模型提供了關(guān)于壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)和工作方式的用戶有用的信息。</p><p>　　基于蒙特卡羅方法的調(diào)整，開發(fā)了一個(gè)統(tǒng)計(jì)擬合程序。該模型可以預(yù)測(cè)壓縮機(jī)的性能,預(yù)測(cè)值的最大偏差為3%。</p><p>　　關(guān)于在壓縮沖程最后部分氣缸內(nèi)氣體

6、冷點(diǎn)可能縮合，這個(gè)論斷還需要評(píng)估。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　空調(diào)裝置 制冷裝置 往復(fù)式壓縮機(jī) 封閉壓縮機(jī) 建模 效率 容積效率 冷凝 天然氣</p><p><b>　　續(xù)表</b></p><p><b>　　1 導(dǎo)言</b&

7、gt;</p><p>　　自十九世紀(jì)起封閉式往復(fù)壓縮機(jī)就已經(jīng)被知道，由于它在各種工作條件下的簡(jiǎn)單性和靈活性至今仍被應(yīng)用于制冷和空調(diào)系統(tǒng)。</p><p>　　文獻(xiàn)[1]描述了對(duì)于這種壓縮機(jī)的一種經(jīng)驗(yàn)性的程序。然而基于分析和模型的某理論成果被應(yīng)用于評(píng)估不同條件和制冷劑下，或者更籠統(tǒng)地說(shuō)是評(píng)估在任何條件下壓縮機(jī)的性能。</p><p>　　本文主要討論兩種主要的模型：

8、</p><p>　　第一種模型目的是用精細(xì)準(zhǔn)確的方式來(lái)解釋壓縮機(jī)的重要部件和過(guò)程（如閥門，振動(dòng)和壓縮）。在文獻(xiàn)[2]中可以找到這個(gè)模型的例子枚不勝舉，該類型包括文獻(xiàn)[3-6]里講述的等。他們的主要目標(biāo)是協(xié)助壓縮機(jī)優(yōu)化。</p><p>　　第二種模型目的是描述國(guó)際性的壓縮機(jī)。在這個(gè)模型中建立了三個(gè)主要的基本方法。</p><p>　　(1)壓縮機(jī)性能的重要可變系數(shù)

9、（如COP和制冷量）和文獻(xiàn)[1，7]中的一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的關(guān)系，這是壓縮機(jī)制造商最常用的方法論，但它不給任何關(guān)于壓縮機(jī)內(nèi)部過(guò)程的實(shí)物。這些所得到的相關(guān)性只能用于獲得壓縮機(jī)工作的各種條件。</p><p>　?。?）其他文獻(xiàn)[8-11]試圖模擬壓縮機(jī)的物理進(jìn)程來(lái)解決在這些進(jìn)程中的微分方程。盡管這類模型可以提供壓縮機(jī)工作方式的大量信息，但他們通常需要只適用于制造商的大量數(shù)據(jù)。這些模型的目的是優(yōu)化壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)。</p

10、><p>　?。?）所謂的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＠鏪12-14].試圖用經(jīng)驗(yàn)的方式來(lái)重現(xiàn)壓縮機(jī)的主要性能得可變系數(shù)（例如COP和制冷量）。這種簡(jiǎn)單的模型至少要有一定的物理背景。鑒于其簡(jiǎn)單，這些模型不需要像第二種模型那么多的數(shù)據(jù)資料。因此所獲得的信息不準(zhǔn)確或在某些物理的解釋上出現(xiàn)問(wèn)題。</p><p>　　這項(xiàng)研究描述了一個(gè)整體的封閉式壓縮機(jī)的分析，涉及到活塞，氣缸數(shù)和制冷劑。這項(xiàng)研究結(jié)果分為兩篇論文。

11、在第一篇論文中提出了一個(gè)新的想象學(xué)模型，該模型目的是識(shí)別發(fā)生在壓縮機(jī)內(nèi)部重要的現(xiàn)象和描述一些調(diào)節(jié)方面的相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。在第二篇論文中討論了由一個(gè)巨大的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果而產(chǎn)生的調(diào)整模式和分析如何獲得經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。最后提出一個(gè)關(guān)于物理意義和價(jià)值詮釋的結(jié)論以及幫助分析研究壓縮機(jī)內(nèi)部行為和特性的模型。</p><p>　　這個(gè)被提議的壓縮機(jī)模型目的是重現(xiàn)壓縮機(jī)的效率（ηk = Wref /Ek ）和容積效率（ ηs= ）。使其作

12、為可以獲得特性數(shù)據(jù)的參數(shù)設(shè)置。前提是這些數(shù)據(jù)具有物理背景，這些模型可以被用來(lái)預(yù)測(cè)在其他條件下的壓縮機(jī)的性能，如在極端的溫度和低速下。此外，該模型可以評(píng)估壓縮機(jī)在其他沒(méi)有相關(guān)數(shù)據(jù)的制冷劑下的性能。</p><p>　　在文獻(xiàn)中人們可以找到同樣方法的其他模型（見文獻(xiàn)[12，14]）。本研究試圖照著這個(gè)目標(biāo)前進(jìn)，用它們所保留的具有最大物理意義的方式來(lái)選擇參數(shù)。希望得到一些有用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)代表著壓縮機(jī)特征的合理命令。

13、</p><p>　　此外采用擬合技術(shù)，在獲得相關(guān)性系數(shù)的實(shí)用性方面也顯示出巨大的影響力。研究員發(fā)現(xiàn)在這種非線性系統(tǒng)里經(jīng)典的最小二乘法是不適用的。相反的，蒙特卡羅擬合方法提出了在參數(shù)測(cè)定方面更自由和穩(wěn)定的最終結(jié)果并避免敏感的問(wèn)題的方法。</p><p>　　第一篇論文是分為三個(gè)主要部分。首先，模型給出；然后，分析蒙特卡羅擬合程序；最后，驗(yàn)證這個(gè)模型，對(duì)該模型中為壓縮機(jī)提供的一個(gè)獲得參數(shù)數(shù)量

14、級(jí)的程序進(jìn)行初步評(píng)估。</p><p>　　2 往復(fù)式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)模型</p><p>　　檢驗(yàn)制冷劑在p-h圖中的演變過(guò)程。圖1為該模型所承擔(dān)的演變過(guò)程。</p><p>　　制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)1點(diǎn)（入口條件）。等熵條件下壓縮機(jī)從入口到出口給予的壓縮機(jī)效率參考圖1：1—8*。實(shí)際條件下的見：1—8。達(dá)的模型假設(shè)制冷劑的演變劃分為以下幾個(gè)相關(guān)影響;</p&g

15、t;<p>　　·1—2：由于電機(jī)制冷和機(jī)械損失引起蒸汽加熱。</p><p>　　·2—3：由于壓縮機(jī)熱端與進(jìn)氣和泄漏之間的熱傳遞</p><p>　　·3—4：吸氣閥的壓力損失。</p><p>　　·4—5：實(shí)際氣缸工作條件下熵的壓縮。（出現(xiàn)在這個(gè)過(guò)程的泄漏和可能的凝結(jié)）</p><p&

16、gt;　　·5—6：排氣閥的壓力損失。</p><p>　　·6—7：吸氣面熱傳遞引起的蒸汽冷卻。</p><p>　　關(guān)于在氣缸中制冷劑從4到5演變的數(shù)量值的參考在文獻(xiàn)[16]，其中表明實(shí)際的壓縮過(guò)程從活塞底部（壓縮行程開端）到上止點(diǎn)的中心是非常接近理想熵過(guò)程。不可逆性的主要來(lái)源是對(duì)氣缸壁的沖擊。然而這個(gè)過(guò)程非?？於腋妆跍囟确浅＝咏黧w溫度，因此每質(zhì)量流量的傳熱效果

17、非常輕微。為此，廣義多變過(guò)程就是為了避免多變引起的必須適合每一個(gè)制冷劑問(wèn)題。</p><p>　　內(nèi)部制冷劑通過(guò)活塞環(huán)的泄漏對(duì)壓縮機(jī)效率和溶劑效率造成影響。為了簡(jiǎn)化這一損失，在狀態(tài)5點(diǎn)有一個(gè)泄漏評(píng)估，它被看作是循環(huán)泄漏質(zhì)量流量（mleak ）。因此壓縮機(jī)的消耗等于循環(huán)質(zhì)量加泄漏質(zhì)量:()。</p><p>　　壓縮機(jī)冷凝劑或許在相當(dāng)重要的部分冷凝，在整個(gè)研究過(guò)程中這個(gè)論斷還在評(píng)估中。濃縮

18、的質(zhì)量不隨流體排放，但是后來(lái)再吸氣沖程中蒸發(fā)。這個(gè)縮合的影響相似于死腔比率的增加。它在模型中造成的影響被看作是循環(huán)損失質(zhì)量流量（ ）。</p><p>　　這里忽略了其他離開壓縮機(jī)前制冷劑溫度因素的影響（例如熱量釋放到環(huán)境和電機(jī)對(duì)蒸汽加熱等）。在忽略了這些的前提下，提出了描述壓縮機(jī)效率和容積效率的模型。</p><p>　　循環(huán)質(zhì)量流率可以由理想的表達(dá)方式計(jì)算：</p>&l

19、t;p><b>　　(1)</b></p><p>　　式（1）中： 流體體積流量， 是容積流量；n壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速;是理想的容積效率。 狀態(tài)8和1之間的密度差不同于接近理想狀態(tài)的4和5。應(yīng)該注意的是在這項(xiàng)研究中壓縮機(jī)的額定速度是恒定的。在頻率是50s-1時(shí)，制造商評(píng)估這些壓縮機(jī)的適用轉(zhuǎn)數(shù)為2900轉(zhuǎn)。</p><p>　　表達(dá)式（1）在圖1中意味著總質(zhì)量流速在4點(diǎn)

20、條件下由氣缸制冷能力決定。氣缸余隙引起氣缸容量損失,蒸汽的泄漏是在壓縮過(guò)程中進(jìn)行的。</p><p>　　電動(dòng)壓縮機(jī)輸入功 可以被假定為由狀態(tài)4轉(zhuǎn)換到5制冷劑消耗的能量加上壓縮機(jī)消耗的機(jī)械功和電損失，于是 的表達(dá)式：</p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　在式（2）中有些相關(guān)的變化現(xiàn)象不會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)樵试S冷凝液返回系統(tǒng)的

21、制冷劑系統(tǒng)是假設(shè)的。</p><p>　　由式（1）和（2）可以得到壓縮機(jī)的效率和容積效率的公式如下：</p><p><b>　　(3)</b></p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　考慮到（3）和（4）的不同流程下面做一些說(shuō)明。</p><p>

22、　　2.1 由于電機(jī)冷卻和機(jī)械損失引起的蒸汽加熱</p><p>　　由電機(jī)冷卻和機(jī)械損失引起進(jìn)氣口制冷劑的熱量可以由以下公式量化：</p><p>　　這里的 Zelvapor和Zmvarpor都是轉(zhuǎn)移到吸熱面的損失因數(shù)。據(jù)估計(jì)這兩個(gè)損失是相同的所以它們相等即 Zelvapor=Zmvarpor 。所以這些因素可以總的稱為K1。余熱直接排到空氣中或由出口通道和壓縮機(jī)的表面排出。</

23、p><p>　　蒸汽1—2吸熱溫度公式：</p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　2.2 由于壓縮機(jī)熱端與進(jìn)氣和泄漏之間的熱傳遞</p><p>　　在離開壓縮機(jī)前，氣缸外的熱蒸汽流體加熱低壓的制冷劑。作為第一個(gè)近似，兩邊的熱傳遞由 表示，由等熵過(guò)程到理想過(guò)程被認(rèn)為是有效地一種溫度差異和特征過(guò)程，由不

24、同的溫差計(jì)算。</p><p>　　國(guó)際超高溫傳熱系數(shù) Uht是有關(guān)傳熱系數(shù) hht的近似：</p><p>　　·熱傳遞主要發(fā)生在氣缸吸氣和排氣管道上。</p><p>　　· Uht與 hht成正比</p><p>　　·傳熱系數(shù)hht被認(rèn)為是流體在湍流時(shí)的系數(shù)。 </p><p&g

25、t;<b>　　(6)</b></p><p>　　考慮這些近似后溫度的增量：</p><p><b>　　(7)</b></p><p>　　Dh是流體在氣缸狹窄的管道里流動(dòng)的直徑，如果沒(méi)有合理的估計(jì)，這些通道都可以用，有一個(gè)水力直徑系數(shù).</p><p>　　2.3 進(jìn)氣閥的壓力損失</p

26、><p>　　這種壓力下降的幅度為 其中 ，nZ氣缸數(shù)，Ac3有效進(jìn)氣面積。下降的壓力由下式給出：</p><p><b>　　(8)</b></p><p>　　其中 K3=ξ3/2A2c3</p><p>　　從實(shí)際角度看，由氣缸直徑表示為 = 。因此已知K3即可知道不同直徑的氣缸的壓降。</p><

27、;p>　　2.4 出口閥門的壓力降</p><p>　　利用上一節(jié)得到的參數(shù)得：</p><p><b>　　(9)</b></p><p>　　其中K4= ξ5/2Ac52 ； Ac5 有效氣缸出氣面積。</p><p><b>　　2.5 泄漏</b></p><p&

28、gt;　　為了描述泄漏,在壓縮機(jī)整體壓力和不依賴蒸汽流下它被認(rèn)為是一個(gè)函數(shù)?？紤]到制冷劑是不可壓縮的流體，密度為,所以質(zhì)量損失為：</p><p><b>　　(10)</b></p><p>　　ξ是等效流阻，AL氣缸有效泄露面積公式為()。其中D壓縮機(jī)進(jìn)出口閥的位置的直徑。壓力差 ，泄漏的蒸汽密度。有了這些假設(shè)泄漏流率：</p><p>&

29、lt;b>　　(11)</b></p><p><b>　　其中 。</b></p><p>　　質(zhì)量流量損失影響總質(zhì)量流量減少，也影響氣缸入口處制冷劑的溫度。由此得混合后溫度： （12）</p><p>　　或許對(duì)質(zhì)量流量更精確的表述不會(huì)顯

30、著提高模型的結(jié)果見參考文獻(xiàn)[18]，他們可能會(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間。作者認(rèn)為上述妥協(xié)的模型在壓縮機(jī)進(jìn)程內(nèi)的簡(jiǎn)單性和實(shí)用性是合理的。</p><p>　　2.6 制冷劑在壓縮機(jī)內(nèi)的相變</p><p>　　制冷劑在氣缸內(nèi)遇冷會(huì)凝結(jié)成小水滴，小水滴會(huì)連續(xù)相變從而引起蒸汽量減少?gòu)亩绊懭莘e效率。進(jìn)氣閥會(huì)使冷蒸汽壓力降低，因此在壓縮機(jī)短時(shí)間的壓縮沖程中溫度會(huì)跌至露點(diǎn)。因此冷凝液滴可能會(huì)出現(xiàn)在閥板。這

31、些液滴在閥板上蒸發(fā)使閥板冷卻，就這樣實(shí)現(xiàn)循環(huán)。</p><p>　　值得注意的是這個(gè)冷凝的過(guò)程是相當(dāng)關(guān)鍵的一點(diǎn)，因?yàn)樗l(fā)生時(shí)間非常短。</p><p>　　考慮到促進(jìn)這項(xiàng)工作最重要的因素是壓縮機(jī)進(jìn)出口的溫度差。把溫度差 作為有效溫差考慮，在氣缸循環(huán)中制冷劑的冷凝量可表示為：</p><p><b>　　(13)</b></p>&

32、lt;p>　　τ壓縮機(jī)產(chǎn)生冷凝的時(shí)間（在氣缸內(nèi)進(jìn)口溫度低于露點(diǎn)的那部分時(shí)間）， 視為連續(xù)的傳熱系數(shù)。</p><p>　　表達(dá)式（14）被插入模型是表示的每一次質(zhì)量流量而不是每一周期的:</p><p><b>　　(14)</b></p><p>　　是壓力足夠使冷凝劑凝結(jié)的循環(huán)周期的百分比。</p><p>

33、　　在以往的文獻(xiàn)中可以找到對(duì)此相變的描述,見文獻(xiàn)[19]中在潮濕環(huán)境中工作的低速壓縮機(jī)。盡管如此我們也沒(méi)有關(guān)于這種現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)資料，這只能促進(jìn)我們進(jìn)一步的研究。</p><p>　　2.7 機(jī)械損失對(duì)壓縮機(jī)效率的影響</p><p>　　根據(jù)參考文獻(xiàn)[20]壓縮機(jī)機(jī)械損失可以看作兩個(gè)方面。一是能源消耗比例；二是壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速：</p><p><b>　　(1

34、5)</b></p><p>　　2.8 最終的模型結(jié)構(gòu)</p><p>　　規(guī)劃整個(gè)模型，不同損失的方程式已經(jīng)在2.1—2.6中給出。根據(jù)這些公式將總結(jié)出兩個(gè)關(guān)于壓縮機(jī)效率和容積效率的隱式方程式：</p><p><b>　　(16)</b></p><p><b>　　(17)</b>

35、;</p><p>　　其中K ηel 和V0/Vs代表壓縮機(jī)的性能參數(shù)，很難確定。但是G也是代表性能參數(shù),很好確定，如沖程S。如果由于某些原因G不知道可以輕松的重新組合K參數(shù)。</p><p>　　一旦這個(gè)系數(shù)K被確定，給定工作條件，壓縮機(jī)效率和容積效率就很容易被確定下來(lái)了。任何求解非線性方程的公式都可以被采用。研究成果見文獻(xiàn)[21]。應(yīng)用該算法給壓縮機(jī)一個(gè)0.5的容積效率，解決方案的銜

36、接還達(dá)不到15個(gè)反復(fù)。</p><p>　　如上述所說(shuō)K，ηel和V0/Vs這些參數(shù)難以估計(jì)，由大量的經(jīng)驗(yàn)還是從實(shí)驗(yàn)還是從制造商那得到的一系列數(shù)據(jù)都是為了獲得合適的K值。在第三部分就會(huì)介紹一種找到K的最佳估計(jì)值的成熟擬合程序。</p><p>　　從這些獲得的K值就可能決定在不同的測(cè)試條件下的壓縮機(jī)的效率和容積效率，還可能獲得壓縮機(jī)內(nèi)部的進(jìn)程和量化不同形式的損失。</p>&

37、lt;p>　　一個(gè)關(guān)于K的關(guān)鍵假設(shè)是：不同的參數(shù)主要依賴不同的環(huán)境和所用的制冷劑。所得結(jié)果表明這種假設(shè)是合理的。</p><p><b>　　3 統(tǒng)計(jì)擬合程序</b></p><p>　　這個(gè)如上文所說(shuō)。結(jié)束模式的最后一步是通過(guò)實(shí)驗(yàn)和目錄數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估壓縮機(jī)損失參數(shù)K。這是相當(dāng)關(guān)鍵的問(wèn)題，這些類型的模型，因?yàn)閷?duì)目標(biāo)依賴函數(shù)的參數(shù)是非線性的，而且也有一些不確定性排序

38、，在這個(gè)意義上可能會(huì)有幾個(gè)參數(shù)組合，它們可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整模型，有效率的預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)不確定性值的最終偏差。事實(shí)上幾種傳統(tǒng)的非線性回歸技術(shù)（見文獻(xiàn)[21]）在擬合該模型上失敗了。</p><p>　　由于這個(gè)原因，為了避免研究參數(shù)空間所產(chǎn)生的問(wèn)題（當(dāng)?shù)刈畹偷慕鉀Q方案和對(duì)某些參數(shù)依賴），設(shè)計(jì)了基于蒙特卡羅模型的啟發(fā)式算法。參考見文獻(xiàn)[22]中，雖然計(jì)算不是最有效的方法但它表現(xiàn)出了更大的簡(jiǎn)單性和多功能性。</p>

39、<p>　　下面圖2中顯示的計(jì)劃設(shè)計(jì)運(yùn)算法則。在這個(gè)計(jì)劃中，程序的啟動(dòng)通過(guò)分配偽隨機(jī)值（按照平均分配）已經(jīng)解決了適應(yīng)壓縮機(jī)和容積效率的參數(shù)選擇（這就是所謂的第一個(gè)過(guò)程）?？梢援a(chǎn)生為隨機(jī)數(shù)的例程在文獻(xiàn)[23]中被提出。這個(gè)例程的特定應(yīng)用有著很久的歷史。為了選擇最佳的參數(shù)，必須定義一個(gè)誤差函數(shù)。在這種情況下，歐幾里得范數(shù)通過(guò)被選擇的i點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加權(quán)：</p><p><b>　　€= <

40、/b></p><p>　　因此這個(gè)過(guò)程是反復(fù)進(jìn)行的，直到獲得代表參數(shù)空間的解決方案（這就是所謂的第二個(gè)過(guò)程）。這意味著獲得了每個(gè)參數(shù)解決方案的概率分布。</p><p>　　這一過(guò)程的結(jié)果是獲得了關(guān)于每個(gè)參數(shù)的概率分布集。在這個(gè)分布中每個(gè)參數(shù)最合理的值將會(huì)被選擇。</p><p>　　有些意見來(lái)應(yīng)對(duì)此計(jì)劃如下：</p><p>　　&

41、#183;參數(shù)值間的間隔必須被定義，由于該方法的穩(wěn)定性，所以它不是一個(gè)臨界值模型。但是這間隔的良好選擇可以減少迭代的次數(shù)，所以需要找到一個(gè)好的解決方案。</p><p>　　·初步研究已經(jīng)發(fā)展到?jīng)Q定第一第二過(guò)程的迭代次數(shù)。對(duì)于第一個(gè)進(jìn)程已經(jīng)研究到當(dāng)再增加迭代次數(shù)也不會(huì)改變電子的進(jìn)程。對(duì)于第二個(gè)進(jìn)程已經(jīng)達(dá)到當(dāng)再增加迭代次數(shù)所得參數(shù)分布集也不會(huì)改變。</p><p>　　在評(píng)價(jià)制冷劑

42、熱力學(xué)性能方面，為了降低成本高計(jì)算鏈接，選擇直接應(yīng)用文獻(xiàn)[24]（REFPROP）。受用于基于線性插值法的這一二維網(wǎng)格。（詳細(xì)信息見文獻(xiàn)[25]）</p><p>　　4 雙活塞式封閉壓縮機(jī)的分析結(jié)果</p><p>　　為了驗(yàn)證模型的擬合方法，文獻(xiàn)[26]介紹一個(gè)以甲烷為介質(zhì)雙缸往復(fù)式壓縮機(jī)工作的分析，該分析利用了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集。有關(guān)準(zhǔn)確性和獲得有關(guān)參數(shù)方式的信息被參考。有無(wú)相變的結(jié)果對(duì)照

43、可以用來(lái)理解這個(gè)過(guò)程相關(guān)性的問(wèn)題。</p><p>　　經(jīng)過(guò)對(duì)不同的壓縮機(jī)性能參數(shù)的可能的相關(guān)性研究，發(fā)現(xiàn) 表現(xiàn)出一定的耦合類型。試點(diǎn)很高的數(shù)字才能解決蒙特卡羅模型的第一個(gè)進(jìn)程。為了保持合適的時(shí)間，幾乎所有的壓縮機(jī)都有相同的 值。0.9的分配標(biāo)準(zhǔn)比較合適。</p><p>　　電機(jī)效率是操作條件，但這種依賴性通常是壓縮機(jī)范圍內(nèi)最小的運(yùn)作。對(duì)于這項(xiàng)研究從電機(jī)的制造商獲得電機(jī)效率的信息是合理的

44、。這項(xiàng)研究顯示壓縮機(jī)所有的測(cè)試點(diǎn)電機(jī)效率的偏差為1%以上。因此在整個(gè)研究中電機(jī)效率可被視為獨(dú)立運(yùn)作條件下的效率。盡管這個(gè)參數(shù)被認(rèn)為是檢測(cè)模型能力的，但這個(gè)參數(shù)在擬合過(guò)程中是沒(méi)用的，因?yàn)樵谀夸浿兴且粋€(gè)不可靠的參數(shù)。</p><p>　　表 一表示在兩種情況下獲得的K值（有無(wú)相變），連同時(shí)間間隔。這被選擇的間隔是包括壓縮機(jī)參數(shù)在實(shí)際條件下試圖覆蓋更廣泛的區(qū)域的可能值。關(guān)于蒙特卡羅方法，在第一個(gè)進(jìn)程中做了100000

45、0個(gè)試驗(yàn)來(lái)獲得一個(gè)穩(wěn)定的誤差函數(shù)，在第二個(gè)進(jìn)程中做1000次的迭代才得到一個(gè)空間參數(shù)的分布集合。</p><p>　　整個(gè)過(guò)程雖然龐大但為壓縮機(jī)的性能預(yù)測(cè)提供了很好的參考。此外他們的價(jià)值符合壓縮機(jī)的幾何和物理性能，下面做一些介紹：</p><p>　　·K2：如表一得 =2.08,如果常數(shù)C為0.023，U h/2,那么 代表有效傳熱面積和有效水力直徑關(guān)系。因此雙方的關(guān)系程度是

46、。 Aht和dh很難被估計(jì)，但是合理的考慮dh還是很低。如果是這樣，得到的 值將支持傳熱面積變小這一假設(shè)。</p><p>　　·K3:進(jìn)口閥孔的面積 Ac4是160 mm2.假設(shè)它是氣體的流通通道。參數(shù) 給出了進(jìn)氣閥的阻力系數(shù)ξ=0.99，這個(gè)過(guò)程中這個(gè)假設(shè)是合理的。</p><p>　　·K4: Ac5閥口節(jié)的測(cè)量面積為100 mm2，假設(shè)它是流體流通截面積。給出

47、出口的阻力系數(shù)得到 這個(gè)值偏高，因?yàn)榭紤]到有效值小于真實(shí)值這一問(wèn)題。</p><p>　　· :根據(jù)文獻(xiàn)【16】，利用可壓縮流動(dòng)的圣維南方程式得到的泄漏的估計(jì)值和有效泄漏面積是 。這個(gè)值與模型中獲得的值是一致的。</p><p>　　· ：文獻(xiàn)【26】給出壓縮機(jī)死腔的比率值0.037，在模型中氣缸內(nèi)沒(méi)有相變得到的死腔比率為0.68，此值遠(yuǎn)多于預(yù)期值（0.037）.因而考

48、慮制冷劑在氣缸中部分冷凝造成的流量損失。故這個(gè)比率值大概為0.039.這個(gè)值很接近預(yù)期值。</p><p>　　表一 定義并獲得每個(gè)參數(shù)的值</p><p>　　有相變模型作為常數(shù)代表 K6的值為1.73，作為一個(gè)粗略的估計(jì)即：</p><p>　　凝結(jié)發(fā)生的時(shí)間常數(shù) --0.12=12%，這一時(shí)間本來(lái)等于蒸汽通過(guò)進(jìn)口閥門的時(shí)間（氣缸內(nèi)壓力高的一段時(shí)間）。<

49、/p><p>　　面積Av這一過(guò)程在進(jìn)氣閥處流過(guò)的面積（Av --710-4）。 所獲得傳熱系數(shù) 20，000W m-2k-1;以滴狀冷凝為例，在文獻(xiàn)[28][29]中所說(shuō)的滴狀冷凝的傳熱系數(shù)達(dá)到300，000 W m-2k-1 ;布朗[19]中指出了氟利昂冷凝劑傳熱系數(shù)滴狀冷凝的傳熱系數(shù)的數(shù)量級(jí)為 1012。</p><p>　　·K7 K8:機(jī)械損失的值大約為10%，這與壓縮機(jī)

50、模型預(yù)期的值一致。</p><p>　　· ηel:這是對(duì)壓縮機(jī)效率最有影響力的因素。得到的數(shù)位0.859這非常接近實(shí)際的電機(jī)效率（ ηel =0.862）</p><p>　　兩個(gè)模型得到的壓縮機(jī)和容積效率的誤差見圖3—6.使用最合適的參數(shù)模型之間的差異的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)差異都低于5%。由圖3—6得在實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的壓縮機(jī)和容積效率之間的相關(guān)系數(shù)見表二。</p><p&

51、gt;　　結(jié)果表明，該模型兩個(gè)（有無(wú)相變）實(shí)驗(yàn)結(jié)果都不夠精確。在不同的情況下選擇的參數(shù)都在同一個(gè)范圍內(nèi)。簡(jiǎn)單的說(shuō)該相變參數(shù)作用似乎等價(jià)。</p><p>　　圖7 是在圖1焓值圖上7點(diǎn)的狀態(tài)下繪制出的蒸汽出口處溫度。原則上該模型在7狀態(tài)下給定的溫度只能粗略的反映真實(shí)的情況。在任何情況下這個(gè)估計(jì)在低中壓和制冷劑溫度不高的條件下非常好。但在高壓下不好，這是制冷劑溫度過(guò)高而且有好多壓縮機(jī)本身的情況沒(méi)有考慮如壓縮機(jī)曲軸箱

52、和熱輻射等的原因，這就顯得很重要了。( 圖1-7見下圖。)</p><p>　　表二 兩種情況下壓縮機(jī)和容積效率的相關(guān)性系數(shù) </p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　一種往復(fù)式壓縮機(jī)模型已經(jīng)出現(xiàn)。在范圍廣泛的操作條件下，該模型可以以低于3%的錯(cuò)誤率再現(xiàn)壓縮裝置和容積。</p><p>

53、;　　考慮到損失的主要來(lái)源，該模型基于一種理想的制冷劑壓縮機(jī)的演變過(guò)程。該模型有10個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，每個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)都有直接的物理解釋。如果這些經(jīng)驗(yàn)參數(shù)是未知的，它們必須配有一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。</p><p>　　為此，一項(xiàng)基于蒙特卡羅技術(shù)的統(tǒng)計(jì)擬合方法應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)用來(lái)測(cè)試一臺(tái)壓縮機(jī)，結(jié)果有16個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)是相當(dāng)準(zhǔn)確的。為了適應(yīng)精確的配件技術(shù)，只有通常在目錄上可用的數(shù)據(jù)是必須的。</p><p>　

54、　已開發(fā)的模型的一個(gè)缺點(diǎn)是：容積效率和壓縮機(jī)效率是一個(gè)系統(tǒng)的隱方程。幸運(yùn)的是，這不是一個(gè)重大的缺陷?，F(xiàn)在存在許多數(shù)值求解方法足夠滿足這種系統(tǒng)。雖然發(fā)達(dá)的擬合方法是非常穩(wěn)定的，但裝修過(guò)程涉及的時(shí)間很長(zhǎng)（奔騰IV處理器，3.4 GHz，1 GB內(nèi)存須6小時(shí)）。所有的模型參數(shù)都有直接的物理解釋、定性的設(shè)計(jì)和壓縮機(jī)性能。</p><p>　　總之，該發(fā)達(dá)的模型能用于以下方面：</p><p>　　

55、（1）在控制點(diǎn)上估計(jì)壓縮機(jī)性能，不同于用在裝置上的試驗(yàn)點(diǎn)。此外，例如該模型可以和另一個(gè)制冷壓縮機(jī)或在氣缸幾何上略有修改的壓縮機(jī)來(lái)估計(jì)性能。</p><p>　?。?）用10個(gè)參數(shù)表征壓縮機(jī)性能，分析它們是否能承受溶質(zhì)的價(jià)值，或者與一套參考參數(shù)進(jìn)行比較。例如，馬達(dá)電機(jī)效率的不尋常的價(jià)值，機(jī)械損失或閥門損失，可以指出壓縮機(jī)內(nèi)部的故障。</p><p>　　對(duì)于死腔比值的研究發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)比值太大

56、（6.9％）。對(duì)幾個(gè)方面的影響進(jìn)行評(píng)估來(lái)解釋這一結(jié)果（閥的動(dòng)態(tài)效果，增加的泄漏），但在試驗(yàn)效率和藍(lán)本效率之間各種測(cè)試方面同時(shí)與壓縮機(jī)和容積減少互動(dòng)來(lái)減少相關(guān)因素。像進(jìn)氣閥門的內(nèi)表面一樣，考慮到在氣缸內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)冷凝結(jié)現(xiàn)象的可能性，在結(jié)束壓縮沖程中導(dǎo)致該參數(shù)的值（3.9％）更接近實(shí)際值（3.7％）。對(duì)這一過(guò)程中數(shù)量級(jí)的研究顯示，滴狀冷凝能夠解釋這一過(guò)程。連同其他研究壓縮機(jī)取得的類似結(jié)果，該結(jié)果似乎支持這種可能存在的現(xiàn)象。</p>