電動(dòng)渦旋壓縮機(jī)油氣分離器分離特性的研究及優(yōu)化
發(fā)布時(shí)間:2022-01-26 11:46
隨著電動(dòng)汽車的迅速發(fā)展,電動(dòng)汽車空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)也逐漸成為研究的重點(diǎn)。汽車空調(diào)系統(tǒng)對(duì)渦旋壓縮機(jī)排出的高壓制冷劑氣體的含油率具有較高的要求,其中油氣分離器是渦旋壓縮機(jī)回收潤滑油的核心部件。如果高壓制冷劑氣體攜帶過高的含油率,將會(huì)在管壁上形成油膜,影響汽車空調(diào)系統(tǒng)的換熱效果,導(dǎo)致制冷效率下降,甚至造成渦旋壓縮機(jī)回油量不足,引起動(dòng)靜渦旋盤的磨損、卡死等問題。本課題以某公司電動(dòng)汽車渦旋壓縮機(jī)前殼體中的油氣分離器為基礎(chǔ)模型,運(yùn)用理論計(jì)算與Fluent軟件模擬相結(jié)合的方法,探究了油氣分離器在不同轉(zhuǎn)速工況下的內(nèi)部流場及分離性能,并在不改變其結(jié)構(gòu)尺寸的前提下,參照工程應(yīng)用分析,對(duì)油氣分離器的進(jìn)口結(jié)構(gòu)進(jìn)行了等面積的優(yōu)化,應(yīng)用仿真模擬的手段分析了渦旋壓縮機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下,進(jìn)口結(jié)構(gòu)的不同對(duì)油氣分離器分離性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,油氣分離器內(nèi)流場和壓降的理論計(jì)算結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果相接近,說明數(shù)值模擬的方法可行;隨著電動(dòng)渦旋壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的提高,油氣分離器內(nèi)的切向速度整體隨進(jìn)口速度的增大而增大,壓力損失也增大,而動(dòng)壓損失所占比重較小,靜壓損失所占比重較大;同時(shí)進(jìn)口速度的增大有助于內(nèi)部旋渦旋轉(zhuǎn)軸心的左右擺動(dòng)幅度減少,有...
【文章來源】:蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
011-2018新能源汽車產(chǎn)銷量可以看出,2018年我國新能源汽車的產(chǎn)銷量進(jìn)一步大幅增長,產(chǎn)量達(dá)到了127
工程碩士學(xué)位論文7受分離器壁面約束的影響,含油氣體沿進(jìn)氣口切向進(jìn)入分離器后,氣流將會(huì)由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)槔@排氣管做從上向下的螺旋運(yùn)動(dòng),通常把下行的螺旋氣流稱為外旋流,且外旋流是主要的除油區(qū)域。同時(shí),在油滴高速旋轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)受到較大的慣性離心力作用,使油滴被甩向內(nèi)壁表面,受重力的影響沿內(nèi)壁表面滑落至錐底排油口而與氣流分離。分離后的氣體在分離器底部的中心軸附近匯聚,并沿同一方向繼續(xù)螺旋上升,通常將上行的螺旋氣流稱為內(nèi)旋流,最后從頂部的排氣管排出,如圖1.2所描繪的運(yùn)動(dòng)情況。圖1.2油氣分離器結(jié)構(gòu)與分離機(jī)理1.3.2油氣分離原理研究以分離理論為基礎(chǔ),建立了旋風(fēng)式油氣分離器內(nèi)氣液兩相流動(dòng)的分離模型,主要是依靠氣相與液相所做的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生不同的離心力來完成分離。目前,旋風(fēng)式油氣分離器內(nèi)的氣液兩相分離理論主要包括沉降分離理論、平衡分離理論和邊界層分離理論等[51]。(1)沉降分離理論沉降分離理論類似于重力沉降的分離理論,根據(jù)某種直徑的液相油滴受離心力作用而沉降到油氣分離器壁面所需要的時(shí)間,恰等于氣流在氣液兩相分離區(qū)域所停留的時(shí)間,該液相油滴就是理論上能被完全分離下來的臨界油滴。此外,沉降理論受假定分離空間為圓柱段、油滴受力分析時(shí)忽略了徑向流動(dòng)阻力等缺點(diǎn)的影響,其實(shí)用性仍需進(jìn)一步探討,以Rosin、Rammler和Intelmann等的研究為代表。(2)平衡軌道分離理論這一理論是建立在旋轉(zhuǎn)流作用下,液相油滴所受向外的離心力與氣流作用于油滴上向內(nèi)的流體阻力相平衡的分離理論,來確定油滴分割粒徑,又稱篩分理論。
工程碩士學(xué)位論文15電動(dòng)汽車空調(diào)的目的是給車內(nèi)人員一個(gè)舒適的用車環(huán)境,即需要制冷系統(tǒng)的參與。電動(dòng)汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)一般利用機(jī)械方式來制冷,主要由壓縮機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器及流通管道等設(shè)備組成,如圖2.1所示。通過制冷劑的循環(huán)流動(dòng)及熱力狀態(tài)變化來實(shí)現(xiàn)車內(nèi)、外熱量的循環(huán)與交換,可以分為壓縮過程、冷凝過程、節(jié)流膨脹過程、蒸發(fā)過程四個(gè)階段[59,60]。圖2.1電動(dòng)汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)在整個(gè)制冷循環(huán)中,經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的低溫低壓制冷劑氣體的溫度與壓力將會(huì)升高,而不改變制冷劑的物態(tài),從而形成了高溫高壓的過熱蒸汽被送至冷凝器進(jìn)行冷凝放熱,在此過程中溫度有所下降但壓力不變,制冷劑釋放出的熱量被外界空氣帶走,物態(tài)由氣體變?yōu)榱艘后w,最后形成了中溫高壓的過冷液體。接著流過具有干燥、過濾、儲(chǔ)存功能的儲(chǔ)液干燥器進(jìn)入膨脹閥,其溫度與壓力迅速降低形成低溫低壓液體被排出到蒸發(fā)器,通過吸收外界空氣熱量使制冷劑汽化吸熱,轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w,最后再輸送至壓縮機(jī),如此往復(fù)的進(jìn)行循環(huán)實(shí)現(xiàn)了車內(nèi)環(huán)境的變化。圖2.2制冷系統(tǒng)的四大部件原理圖
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]渦旋壓縮機(jī)油氣分離器分離特性及壓降的數(shù)值模擬[J]. 劉興旺,曾強(qiáng),王博,康小兵. 流體機(jī)械. 2019(06)
[2]新能源汽車發(fā)展概述與趨勢[J]. 盛士能. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新. 2018(23)
[3]旋風(fēng)分離器流場分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)值模擬[J]. 譚禮斌,袁越錦,黃燦,余千英,唐琳,董繼先. 陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[4]電動(dòng)汽車空調(diào)渦旋壓縮機(jī)油氣分離性能的研究[J]. 劉興旺,龐成武. 流體機(jī)械. 2018(01)
[5]電動(dòng)空調(diào)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用解析[J]. 朱元成,熊偉國,吳群. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2017(03)
[6]渦旋制冷壓縮機(jī)冷卻技術(shù)專利分析[J]. 鄒文娟,楊必韻. 制冷與空調(diào). 2016(09)
[7]旋風(fēng)分離器分離性能的數(shù)值模擬與分析[J]. 陳俊冬,宋金倉,曾川,鄒鵬程,王曉天,陳海焱. 化工進(jìn)展. 2016(05)
[8]基于響應(yīng)曲面法的蝸殼式旋風(fēng)分離器分離效率[J]. 李慶生,張譯峰. 中國粉體技術(shù). 2015(01)
[9]低壓腔渦旋壓縮機(jī)潤滑系統(tǒng)的模擬分析[J]. 李超,夏威. 潤滑與密封. 2015(01)
[10]氣液旋流分離器進(jìn)口寬高比優(yōu)化的數(shù)值模擬[J]. 周云龍,米列東. 過程工程學(xué)報(bào). 2013(05)
碩士論文
[1]電動(dòng)渦旋壓縮機(jī)背壓腔系統(tǒng)研究[D]. 萬春煥.蘭州理工大學(xué) 2018
[2]替代制冷劑列車空調(diào)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化研究[D]. 韓聯(lián)進(jìn).華南理工大學(xué) 2018
[3]旋風(fēng)分離器數(shù)值模擬分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 徐洋洋.西南石油大學(xué) 2017
[4]汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)兩器的設(shè)計(jì)與仿真計(jì)算[D]. 張騫偉.長安大學(xué) 2017
[5]汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)匹配計(jì)算及研究[D]. 曾國文.華南理工大學(xué) 2016
[6]旋風(fēng)分離器內(nèi)氣相流動(dòng)的相似模化分析[D]. 高銳.中國石油大學(xué)(北京) 2016
本文編號(hào):3610438
【文章來源】:蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
011-2018新能源汽車產(chǎn)銷量可以看出,2018年我國新能源汽車的產(chǎn)銷量進(jìn)一步大幅增長,產(chǎn)量達(dá)到了127
工程碩士學(xué)位論文7受分離器壁面約束的影響,含油氣體沿進(jìn)氣口切向進(jìn)入分離器后,氣流將會(huì)由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)槔@排氣管做從上向下的螺旋運(yùn)動(dòng),通常把下行的螺旋氣流稱為外旋流,且外旋流是主要的除油區(qū)域。同時(shí),在油滴高速旋轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)受到較大的慣性離心力作用,使油滴被甩向內(nèi)壁表面,受重力的影響沿內(nèi)壁表面滑落至錐底排油口而與氣流分離。分離后的氣體在分離器底部的中心軸附近匯聚,并沿同一方向繼續(xù)螺旋上升,通常將上行的螺旋氣流稱為內(nèi)旋流,最后從頂部的排氣管排出,如圖1.2所描繪的運(yùn)動(dòng)情況。圖1.2油氣分離器結(jié)構(gòu)與分離機(jī)理1.3.2油氣分離原理研究以分離理論為基礎(chǔ),建立了旋風(fēng)式油氣分離器內(nèi)氣液兩相流動(dòng)的分離模型,主要是依靠氣相與液相所做的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生不同的離心力來完成分離。目前,旋風(fēng)式油氣分離器內(nèi)的氣液兩相分離理論主要包括沉降分離理論、平衡分離理論和邊界層分離理論等[51]。(1)沉降分離理論沉降分離理論類似于重力沉降的分離理論,根據(jù)某種直徑的液相油滴受離心力作用而沉降到油氣分離器壁面所需要的時(shí)間,恰等于氣流在氣液兩相分離區(qū)域所停留的時(shí)間,該液相油滴就是理論上能被完全分離下來的臨界油滴。此外,沉降理論受假定分離空間為圓柱段、油滴受力分析時(shí)忽略了徑向流動(dòng)阻力等缺點(diǎn)的影響,其實(shí)用性仍需進(jìn)一步探討,以Rosin、Rammler和Intelmann等的研究為代表。(2)平衡軌道分離理論這一理論是建立在旋轉(zhuǎn)流作用下,液相油滴所受向外的離心力與氣流作用于油滴上向內(nèi)的流體阻力相平衡的分離理論,來確定油滴分割粒徑,又稱篩分理論。
工程碩士學(xué)位論文15電動(dòng)汽車空調(diào)的目的是給車內(nèi)人員一個(gè)舒適的用車環(huán)境,即需要制冷系統(tǒng)的參與。電動(dòng)汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)一般利用機(jī)械方式來制冷,主要由壓縮機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器及流通管道等設(shè)備組成,如圖2.1所示。通過制冷劑的循環(huán)流動(dòng)及熱力狀態(tài)變化來實(shí)現(xiàn)車內(nèi)、外熱量的循環(huán)與交換,可以分為壓縮過程、冷凝過程、節(jié)流膨脹過程、蒸發(fā)過程四個(gè)階段[59,60]。圖2.1電動(dòng)汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)在整個(gè)制冷循環(huán)中,經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的低溫低壓制冷劑氣體的溫度與壓力將會(huì)升高,而不改變制冷劑的物態(tài),從而形成了高溫高壓的過熱蒸汽被送至冷凝器進(jìn)行冷凝放熱,在此過程中溫度有所下降但壓力不變,制冷劑釋放出的熱量被外界空氣帶走,物態(tài)由氣體變?yōu)榱艘后w,最后形成了中溫高壓的過冷液體。接著流過具有干燥、過濾、儲(chǔ)存功能的儲(chǔ)液干燥器進(jìn)入膨脹閥,其溫度與壓力迅速降低形成低溫低壓液體被排出到蒸發(fā)器,通過吸收外界空氣熱量使制冷劑汽化吸熱,轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w,最后再輸送至壓縮機(jī),如此往復(fù)的進(jìn)行循環(huán)實(shí)現(xiàn)了車內(nèi)環(huán)境的變化。圖2.2制冷系統(tǒng)的四大部件原理圖
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[4]電動(dòng)汽車空調(diào)渦旋壓縮機(jī)油氣分離性能的研究[J]. 劉興旺,龐成武. 流體機(jī)械. 2018(01)
[5]電動(dòng)空調(diào)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用解析[J]. 朱元成,熊偉國,吳群. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2017(03)
[6]渦旋制冷壓縮機(jī)冷卻技術(shù)專利分析[J]. 鄒文娟,楊必韻. 制冷與空調(diào). 2016(09)
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[8]基于響應(yīng)曲面法的蝸殼式旋風(fēng)分離器分離效率[J]. 李慶生,張譯峰. 中國粉體技術(shù). 2015(01)
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[10]氣液旋流分離器進(jìn)口寬高比優(yōu)化的數(shù)值模擬[J]. 周云龍,米列東. 過程工程學(xué)報(bào). 2013(05)
碩士論文
[1]電動(dòng)渦旋壓縮機(jī)背壓腔系統(tǒng)研究[D]. 萬春煥.蘭州理工大學(xué) 2018
[2]替代制冷劑列車空調(diào)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化研究[D]. 韓聯(lián)進(jìn).華南理工大學(xué) 2018
[3]旋風(fēng)分離器數(shù)值模擬分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 徐洋洋.西南石油大學(xué) 2017
[4]汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)兩器的設(shè)計(jì)與仿真計(jì)算[D]. 張騫偉.長安大學(xué) 2017
[5]汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)匹配計(jì)算及研究[D]. 曾國文.華南理工大學(xué) 2016
[6]旋風(fēng)分離器內(nèi)氣相流動(dòng)的相似模化分析[D]. 高銳.中國石油大學(xué)(北京) 2016
本文編號(hào):3610438
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