涡旋压缩机热力学仿真研究_12月20日.

涡旋压缩机热力学性能研究报告人：肖根福南昌大学机电工程学院2010年12月20日2主要研究内容1参数的确定2理想状态的热力过程3全仿真展望31压缩机参数确定4压缩机基本原理5主要参数介绍1.1普通几何参数：型线高度、基圆半径、渐开线初始角、中心线最终展开角、节距、壁厚1.2圆弧修正几何参数：双圆弧修正的圆心坐标、半径等1.3排气角1.4吸气角与行程容积1.5排气量61.1普通几何参数型线高度基圆半径渐开线初始角中心线最终展开角节距=2aπ壁厚=2aα71.1普通几何参数的确定从图纸上读出的参数：涡旋型线高度h=0.0235米采用作图法获得参数：基圆半径：0.0032633米；渐开线初始角：39.5度；最终展角：1305度；渐开线方程：)]sin()[cos()]sin()[cos(ayax81.2圆弧修正的必要性碰齿减小余隙容积、增大压缩比加强机械强度PMP型线：两修正圆弧相切，型线是光滑的、连续的，这是一种比较理想的型线91.2双圆弧修正的参数修正角γ修正展角φ圆弧中心角λ底角β大圆弧半径Rd小圆弧半径RsABCDEF点坐标101.2计算方法2/2/cot2/sin/2orbsorsdRRRRRRsincsccoscscsincsccoscsc)]sin()()[cos()]sin()()[cos(])cos([sinRy])sin([cosRxsin2cos2bCbCbFbFbEbEbAbAorBorBRyRxRyRxRyRxRyRx11计算结果单位（mm）图纸值计算值大圆半径7.897.9069小圆半径2.142.1550大圆坐标(-4.83,-1.35)(-4.8361,-1.3867)小圆坐标(4.83,1.35)(4.8361,1.3867)单位（度）图纸值计算值修正角γ1616修正展角φ不能直接测82.6205圆弧中心角λ139139.5611底角β2020.2197121.2惟思特涡盘旋转动画131.3惟思特PMP型线与排气角作图法确定排气角上：290度下：296度141.4吸气角与行程容积即涡旋压缩机的吸气容积计算公式：θs为吸气角θs=N*2π+π/2-θz计算结果：0.00010013立方米李连生书表达错误，n为非整数圈数hNtPPVss)12)(2(151.5排气量与排气速度排气量=VS*v=4.6895升/s转速为2810转/分流速方程22-2021)21(**2AhpuAudtdV161.5排气速度0501001502002503003504002468101214161820转角排气速度(m/s)瞬时排气速度平均排气速度172理想状态的热力过程18涡旋压缩机理论模型体积变化模型理想气体状态方程多变过程方程htppiVi)2())12(((i≥2)RgTPV常数nPV19容积变化02004006008001000120000.20.40.60.811.2x10-4转角涡旋容积20温度和压力050010001500050100150200转角涡旋温度05001000150002468x105转角涡旋压力多变指数n=1.3排气角为300度21涡旋压缩机受力分析切向力径向力轴向力NiisrirahPFF1)1(2)1)(12()1(0)1)(12()1(*3122*2122NiisNiistipApPipApPFsiiNiNiiisiPPiphPFF)()2(111动盘基圆定盘基圆切向力Fθ径向力Fr轴向力Ft22涡旋压缩机受力情况05010015020025030035040002004006008001000120014001600转角气体力(N)切向力径向力轴向力233全仿真展望24热力模型质量守恒方程dm=dmi-dmo能量守恒方程QhhmmmvddVTPTmCddTininoutinvv125热力模型体积变化方程采用森下悦生的模型，前已述及传热模型Q=αA(Tw-T)当壁面对空气加热时：当空气对壁面加热时：4.08.0PrR023.0eD3.08.0PrR023.0eD26热力模型通过径向间隙的切向泄漏计算模型：通过轴向间隙的径向泄漏计算模型)(2oirirxqhhHcddm)(2oititxjhhLcddm27流程图输入压缩机参数及初始T、m、V条件θ=0dm/dθdV/dθdT/dθθ=θend出口温度收敛输出T、m、VY修正出口温度N四阶龙格库塔法28工作腔热力学仿真020040060080024681012x10-5转角（度）容积（m3）02004006008001.291.31.311.321.33x10-4转角（度）质量（kg）29工作腔热力学仿真0200400600800050100150200转角（度）温度（℃）全参数绝热0200400600800123456x105转角（度）压力（帕）全参数绝热30谢谢大家！