R290直线压缩机变工况制冷性能

doi:10.11949/0438-1157.20201523

化工学报 ›› 2021, Vol. 72 ›› Issue (S1): 342-347.DOI: 10.11949/0438-1157.20201523

R290直线压缩机变工况制冷性能

邹慧明¹(),王英琳^1,²,李旋^1,²,唐明生¹,田长青^1,²

^1.中国科学院空间功热转换技术重点实验室，中国科学院理化技术研究所，北京 100190
^2.中国科学院大学，北京 100049

收稿日期:2020-10-29 修回日期:2021-01-14 出版日期:2021-06-20 发布日期:2021-06-20
通讯作者: 邹慧明
作者简介:邹慧明（1977—），女，博士，研究员，zouhuiming@mail.ipc.ac.cn
基金资助:
国家重点研发计划项目(2016YFD0400900);国家自然科学基金项目(51976229);中国科学院低温工程学重点实验室青年科技创新项目基金(CRYOQN201908)

R290 linear compressor under variable conditions

ZOU Huiming¹(),WANG Yinglin^1,²,LI Xuan^1,²,TANG Mingsheng¹,TIAN Changqing^1,²

^1.Key Laboratory of Technology on Space Energy Conversion, Technical Institute of Physics and Chemistry, CAS, Beijing 100190, China
^2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2020-10-29 Revised:2021-01-14 Online:2021-06-20 Published:2021-06-20
Contact: ZOU Huiming

摘要/Abstract

摘要：

根据电子冷却等应用需求，开发了小型制冷装置用R290直线压缩机样机，并开展了变工况性能试验研究。结果表明，在蒸发温度为8.0、2.7和-3.4℃三种工况下，直线压缩机在上死点位置的制冷量分别为1633.4、1417.4和943.4 W，COP分别为6.67、4.24和2.63，对应的循环效率分别为67.5%、70.9%和69.3%。蒸发温度2.7℃的设计工况循环效率最高，该工况下，当制冷量在35%～100%调节时，多变指数系数变化范围为0.968～0.983。在压缩机变容量调节过程中，气体等效刚度、固有频率与等效阻尼呈非线性变化，在上死点附近均存在极值点。

关键词: R290, 直线压缩机, 变工况, 热力学, 动力学理论

Abstract:

According to the application demand like electrical cooling, an R290 linear compressor prototype is designed and developed for small scale refrigeration unit. The performance of this compressor is investigated under different working conditions. On the condition of 8.0, 2.7 and -3.4℃ evaporating temperature,the cooling capacity at TDC of the linear compressor is 1633.4, 1417.4 and 943.4 W, respectively. COP is 6.67, 4.24 and 2.63, respectively. Correspondingly, the cycle efficiency is 67.5%, 70.9% and 69.3%, respectively and the efficiency on the rate condition is higher than the others. When the cooling capacity changes from 35% to 100%, the polytropic index ranges from 0.968 to 0.983. During the process of capacity adjustment, the equivalent gas spring, natural frequency and equivalent damping change nonlinearly with the piston stroke and has an extremum at the TDC.

Key words: R290, linear compressor, variable operating conditions, thermodynamics, kinetic theory

中图分类号:

TH 457

邹慧明, 王英琳, 李旋, 唐明生, 田长青. R290直线压缩机变工况制冷性能[J]. 化工学报, 2021, 72(S1): 342-347.

ZOU Huiming, WANG Yinglin, LI Xuan, TANG Mingsheng, TIAN Changqing. R290 linear compressor under variable conditions[J]. CIESC Journal, 2021, 72(S1): 342-347.

图/表 9

表1 直线压缩机样机主要参数

Table 1 Main parameters of linear compressor prototype

参数	数值
活塞直径，d /mm	30.00
设计行程，X /mm	12.00
初始余隙，X₀/mm	4.50
动子质量，m₁/kg	0.75
机身质量，m₂/kg	5.60
电机等效电阻，R_e/Ω	0.09f+3.85
电机等效电感，L_e/H	0.36
电磁力系数，K₀/(N/A)	95.50
谐振弹簧刚度，k_s/(N/m)	87600.00

图1 压缩机制冷性能测试原理

Fig.1 Schematic diagram of compressor refrigeration performance test

表2 测试仪表参数

Table 2 Test instrument parameters

参数	仪表	型号	精度
压力	压力变送器	php131	±0.5%
温度	热电偶	T 型	±0.1℃
流量	质量流量计	Coriolis	±0.2%
电参数	功率计	青智8720	±0.5%

表3 测试工况

Table 3 Test conditions

工况	蒸发温度/℃	冷凝温度/℃	吸气温度/℃	阀前温度/℃
一	8.0	34.2	18.1	30.1
二	2.7	42.3	12.8	34.2
三	-3.4	49.4	6.7	41.4

表4 间接测量参数的相对误差

Table 4 Relative error of parameters in indirect measurement

参数	相对误差	参数	相对误差
COP	0.71%	k_g	1.00%
P_m	0.49%	c_g	2.33%
X	2.67%	f_n	0.50%

图2 制冷性能

Fig.2 Cooling performance

图3 多变指数系数与循环效率

Fig.3 Polytropic exponent and cycle efficiency

图4 不同工况的制冷性能对比

Fig.4 Cooling performance under different working conditions

图5 动力学参数随行程变化

Fig.5 Kinetic parameters change with stroke

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R290 linear compressor under variable conditions

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