冰箱压缩机排气消音器结构对排气脉动的研究.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.1(上)-68-工 业 技 术作为现代家庭中不可或缺的电器之一,冰箱的噪声问题一直备受关注。噪声不仅会影响生活质量,还可能对人们的身体健康产生负面影响。因此,降低冰箱噪声对提高家庭环境的舒适度、增强身心健康具有至关重要的作用。作为冰箱的“心脏”,压缩机是冰箱噪声最主要的来源之一。在冰箱的制冷过程中,压缩机需要吸入低温、低压的气体冷媒,经过压缩后排出高温、高压的气体冷媒1。压缩机会进行周期性吸排气,并且在排气过程中形成排气脉动,排气脉动会产生声波,声波会在排气管道中传播,从而产生噪声,因此排气脉动与噪声关系密切2。而排气噪声的主要来源就是排气脉动产生的声波,其频率
2、和强度与排气脉动的特性有很大关系3。为了实现降低压缩机噪声的目标,需要对压缩机排气压力脉动进行深入研究,通过改变气体流过的路径来降低其脉动幅值。1 排气消声器结构优化设计1.1 结构优化冰箱压缩机排气时需要经过排气消声器,同时排气消音器会降低排气脉动的频率和强度,从而达到降低噪声强度的目的。降低噪声强度的主要手段为干涉和相位差4。干涉降噪指的是 2 个或多个声波相互叠加时产生的干涉效应。当 2 个声波的相位差为正或负的整数倍时,会互相增强,而当相位差为半波长的奇数倍时,会互相抵消,从而降低其强度。相位差降噪指的是 2 个声波间的相位差异。当 2 个声波的相位差为 0 或 2 的整数倍时,会完全
3、同相叠加,增加噪声的强度。而当相位差为 或奇数倍的 时,会完全反相叠加,使噪声减弱或消除。声波的干涉和相位差是消音器降低噪声强度的重要手段,通过合理设计排气消音器的尺寸、整体结构和具体特征,可以使声波相位差达到 倍或 的奇数倍,从而降低噪声强度。另一个重要理论依据是流体动力学原理,也可以通过优化排气消音器的设计和结构,达到降低流动气体阻力、优化流动气体流动路径、改变流动气体流动速度分布的目的5。例如,通过优化消音器的流道形状和尺寸,可以使流体的湍流和涡流变小,从而降低噪声强度6。可见排气消音器的结构设计将直接影响其消声效果。改进前的排气消音器结构如图1 所示,通过 11 处结构突变来降低排气脉
4、动的强度。为了进一步降低压缩机的排气脉动,对现有排气消音器结构进行优化。首先,从整体结构入手进行优化。与改进前的结构相比,优化后的排气消音器通过改变 12 处结构来降低排气脉动强度。在第二段“U”形弯处增加长度、增大圆弧半径并改善流通路径,以达到降低排气脉动的目冰箱压缩机排气消音器结构对排气脉动的研究贾延旭1朱秀华2曹旭明1(1.景德镇艺术职业大学,江西 景德镇 333000;2.长虹华意压缩机股份有限公司,江西 景德镇 333000)摘 要:冰箱压缩机排气消音器结构对排气脉动的研究旨在探索不同排气消音器结构对排气脉动的抑制效果。通过优化排气消音器的总体长度、拐角半径、局部结构特征和整体结构形
5、态,可以改变气流的流动路径和速度分布,减少排气脉动,进而达到降低压缩机噪声的目的,对压缩机其他性能的影响较小。分析由软件模拟分析、试验验证等得到的试验数据,可得到优化后的排气消音器,并降低压缩机噪声,对压缩机其他性能几乎无影响。关键词:压缩机;排气脉动;排气消音器;结构设计中图分类号:TH457文献标志码:A图 1 改进前的消音器进气端出气端中国新技术新产品2024 NO.1(上)-69-工 业 技 术的。并从静力学角度分析入手,在高于盖板位置 10mm 处进行应力分析,通过改变结构来降低此处的应力集中,提高结构的强度,避免结构失效,从而保证更改后的整体结构强度优于改进前的结构强度。其次,从整
6、体长度入手,在原有长度基础上增加了 18mm,使气流流经的路径变长,以增加阻力和摩擦,降低噪声强度,但同时也会造成能量损失。这是由于流体需要克服更长的管路阻力,因此流体的动能会逐渐降低,从而增加了能量损失。但通过合理设计可以将损失控制在允许范围内。最后,在距离出气端尾部 10mm 处设计缩口结构。该设计可以改变气流的速度和压力分布,从而减少噪声的产生和传播。当气流通过缩口时,其速度会增加,而压力会降低,这种速度和压力的变化可以使气流中的湍流和涡旋变小,从而降低噪声。此外,缩口还可以改变气流的方向和流向,使气流更平稳、稳定,进而减少噪声的传播。优化后的结构如图 2 所示。1.2 LMSVirtu
7、al 软件分析为了比较优化前、后的排气消音器降低排气脉动的效果,使用 LMSVirtual 软件对前、后 2 种结构的排气消音器进行模拟分析。分析时设置相同的技术参数和条件,排除其他因素对分析结果的影响,更准确地模拟和评估排气消音器优化前、后对降低排气脉动的影响。分析结果如图 3 所示。可见改进后消音器的传递损失显著大于改进前,表明与优化前的排气消音器相比,优化后的排气消音器能更有效地降低排气脉动,从而降低压缩机噪声。但也会在一定程度上降低压缩机制冷量。2 试验验证2.1 试验环境为了比较排气消音器改进前、后的实际降噪效果,应用上述优化方法制造优化后的排气消音器,将其安装在压缩机上进行性能和噪
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