转子结构参数对双螺杆压缩机性能影响规律的研究.pdf
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1、书书书应用与测试 年 期(总第 期)转子结构参数对双螺杆压缩机性能影响规律的研究饶静(信阳学院外国语学院,河南 信阳 )摘要:为最大限度地提高双螺杆压缩机的性能,以 、齿双螺杆压缩机为研究对象,对转子的长径比、齿间及齿顶间隙、扭转角角度等转子结构参数进行系统的分析,研究结果表明:在啮合间隙处于 之间,啮合间隙每增大 时,容积效率下降 ,绝热效率下降 ,比功率下降 ,齿顶间隙对双螺杆压缩机性能的影响大于啮合间隙;随着长径比()增大,容积效率提高 ,比功率提高 ,绝热效率提高 ;扭转角值增大,容积效率、比功率、绝热效率均呈降低趋。研究还进一步探究了转子结构设计参数对质量流量、体积流量、(泄漏三角形
2、)影响变化规律。研究结果可为双螺杆压缩机的设计研究和优化升级提供一定的理论参考。关键词:双螺杆压缩机;转子结构参数;长径比;齿间及齿顶间隙;扭转角角度中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:(,):,(),(),应用与测试 年 期(总第 期):;引言双螺杆压缩机凭借着具有高转速、高排量及较高的抗干扰性,结构简单、易操作、工作寿命长等优点,已被广泛应用在石油化工、能源、冶金、电力、制药等重要工业领域 。现阶段,双螺杆压缩机的研究主要集中在如下几方面:性能改进,查找功率损失和流动损失的原因,通过优化主要零部件的几何尺寸来提高压缩机的性能指标;改进排气量;降低噪声;提高零部件寿命等 。上述双
3、螺杆压缩机研究内容与研究方法虽然存在一定的高创性,在一定程度上却忽略了转子结构参数方面的本质性研究,这种局面较大的影响了双螺杆压缩机在结构转型方面的创新与发展。为进一步发现双螺杆压缩转子性能潜在特性,本研究利用专业螺杆机械型线分析软件 对双螺杆压缩机几何特性和热力学特性进行分析,计算、齿双螺杆压缩机的功率、流量、比功率、容积效率等工作性能参数。对转子的长径比、齿间间隙、扭转角角度 种转子结构参数进行系统的分析,确定了不同转子结构参数条件下螺杆压缩机比功率、容积效率、绝热效率等内部性能指标参数的变化规律,探究了转子结构设计参数对质量流量、体积流量、(泄漏三角形)性能参数的内在影响,研究结果可为工
4、程实践提供更直观、具体的信息,从而有效地降双螺杆压缩机低设计成本,缩短设计、生产周期,提高产品质量。双螺杆压缩机结构组成双螺杆压缩机其核心部分为阴阳转子,两者依靠自身的螺旋结构相互配合,形成连续不断的密闭腔室,随转子的旋转而其空间位置也不断移动,形成“”字型齿间封闭容积,从而实现进气、排气、压缩的过程。图 为阴阳转子啮合图。双螺杆压缩机转子结构参数研究 转子长径比对双螺杆压缩机性能的影响转子的长径比表述为转子的正常工作段长度与阳转子直径的比值。从表 中可以看出长径比逐渐增大,双螺杆压缩机进口流量、体积流量、质量流量、功率等性能指标数据逐渐增加,这主要由于长径比增加,原件提供较大的输出功率,进一
5、步提高压力,从而造成压缩机入口压力上升,流速增大,质量流量增大,入口容积流量增大。通过表 所示可以看出长径比的增大,双螺杆压缩机容积效率、绝热效率明显提高,比功率指标显著提升,进一步表明在相同直转子直径下,采用较高的长径比有利于将双螺杆压缩机气体通过外力作用把机械能或热能转换为压力势能,最大限度降低制造成本,以便制造容积流量大的主机。长径比的增大,将迫使双螺杆压缩机泄漏面积随着长径比增大而增大,泄漏三角形面积由于长径比增加,接触线却时长时短,图 阴阳转子啮合图表 不同长径比条件下双螺杆压缩机性能指标变化表长径比进口流量()体积流量()质量流量()功率 表 不同长径比条件下双螺杆压缩机性能指标变
6、化表长径比比功率 容积效率绝热效率泄漏三角形 应用与测试 年 期(总第 期)迫使双螺杆压缩机界出现的定点不能达到阴阳转子与腔体形成接触,导致泄漏三角形面积增大,将会造成了不必要的能量损失,引起压缩性能下降。本研究在考虑到转子承受更高压力差、机体结构的情况下,结合转子的刚度和机械变形因素,发现双螺杆压缩机的长径比通常选取为 时,效果较好,对于容积流量要求较大的双螺杆压缩机,可以选用较大的长径比。间隙对双螺杆压缩机性能的影响 啮合间隙对双螺杆压缩机性能的影响双螺杆压缩机工作中,考虑到装配误差、加工误差、热胀冷缩等因素的存在,在安装时,需要在阴阳转子之间和转子与气缸内壁被强制留有一定的间隙,以保证双
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