电动涡旋压缩机油气分离器分离特性的研究及优化
发布时间：2022-01-26 11:46
随着电动汽车的迅速发展,电动汽车空调用涡旋压缩机也逐渐成为研究的重点。汽车空调系统对涡旋压缩机排出的高压制冷剂气体的含油率具有较高的要求,其中油气分离器是涡旋压缩机回收润滑油的核心部件。如果高压制冷剂气体携带过高的含油率,将会在管壁上形成油膜,影响汽车空调系统的换热效果,导致制冷效率下降,甚至造成涡旋压缩机回油量不足,引起动静涡旋盘的磨损、卡死等问题。本课题以某公司电动汽车涡旋压缩机前壳体中的油气分离器为基础模型,运用理论计算与Fluent软件模拟相结合的方法,探究了油气分离器在不同转速工况下的内部流场及分离性能,并在不改变其结构尺寸的前提下,参照工程应用分析,对油气分离器的进口结构进行了等面积的优化,应用仿真模拟的手段分析了涡旋压缩机在不同转速下,进口结构的不同对油气分离器分离性能的影响规律。结果表明,油气分离器内流场和压降的理论计算结果与数值模拟结果相接近,说明数值模拟的方法可行;随着电动涡旋压缩机转速的提高,油气分离器内的切向速度整体随进口速度的增大而增大,压力损失也增大,而动压损失所占比重较小,静压损失所占比重较大;同时进口速度的增大有助于内部旋涡旋转轴心的左右摆动幅度减少,有...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
011-2018新能源汽车产销量可以看出，2018年我国新能源汽车的产销量进一步大幅增长，产量达到了127
工程硕士学位论文7受分离器壁面约束的影响，含油气体沿进气口切向进入分离器后，气流将会由直线运动变为绕排气管做从上向下的螺旋运动，通常把下行的螺旋气流称为外旋流，且外旋流是主要的除油区域。同时，在油滴高速旋转时，会受到较大的惯性离心力作用，使油滴被甩向内壁表面，受重力的影响沿内壁表面滑落至锥底排油口而与气流分离。分离后的气体在分离器底部的中心轴附近汇聚，并沿同一方向继续螺旋上升，通常将上行的螺旋气流称为内旋流，最后从顶部的排气管排出，如图1.2所描绘的运动情况。图1.2油气分离器结构与分离机理1.3.2油气分离原理研究以分离理论为基础，建立了旋风式油气分离器内气液两相流动的分离模型，主要是依靠气相与液相所做的高速旋转运动而产生不同的离心力来完成分离。目前，旋风式油气分离器内的气液两相分离理论主要包括沉降分离理论、平衡分离理论和边界层分离理论等[51]。（1）沉降分离理论沉降分离理论类似于重力沉降的分离理论，根据某种直径的液相油滴受离心力作用而沉降到油气分离器壁面所需要的时间，恰等于气流在气液两相分离区域所停留的时间，该液相油滴就是理论上能被完全分离下来的临界油滴。此外，沉降理论受假定分离空间为圆柱段、油滴受力分析时忽略了径向流动阻力等缺点的影响，其实用性仍需进一步探讨，以Rosin、Rammler和Intelmann等的研究为代表。（2）平衡轨道分离理论这一理论是建立在旋转流作用下，液相油滴所受向外的离心力与气流作用于油滴上向内的流体阻力相平衡的分离理论，来确定油滴分割粒径，又称筛分理论。
工程硕士学位论文15电动汽车空调的目的是给车内人员一个舒适的用车环境，即需要制冷系统的参与。电动汽车空调制冷系统一般利用机械方式来制冷，主要由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器及流通管道等设备组成，如图2.1所示。通过制冷剂的循环流动及热力状态变化来实现车内、外热量的循环与交换，可以分为压缩过程、冷凝过程、节流膨胀过程、蒸发过程四个阶段[59,60]。图2.1电动汽车空调制冷系统在整个制冷循环中，经压缩机压缩的低温低压制冷剂气体的温度与压力将会升高，而不改变制冷剂的物态，从而形成了高温高压的过热蒸汽被送至冷凝器进行冷凝放热，在此过程中温度有所下降但压力不变，制冷剂释放出的热量被外界空气带走，物态由气体变为了液体，最后形成了中温高压的过冷液体。接着流过具有干燥、过滤、储存功能的储液干燥器进入膨胀阀，其温度与压力迅速降低形成低温低压液体被排出到蒸发器，通过吸收外界空气热量使制冷剂汽化吸热，转变为低温低压的气体，最后再输送至压缩机，如此往复的进行循环实现了车内环境的变化。图2.2制冷系统的四大部件原理图
【参考文献】：
期刊论文
[1]涡旋压缩机油气分离器分离特性及压降的数值模拟[J]. 刘兴旺,曾强,王博,康小兵. 流体机械. 2019(06)
[2]新能源汽车发展概述与趋势[J]. 盛士能. 科学技术创新. 2018(23)
[3]旋风分离器流场分析与结构优化的数值模拟[J]. 谭礼斌,袁越锦,黄灿,余千英,唐琳,董继先. 陕西科技大学学报. 2018(03)
[4]电动汽车空调涡旋压缩机油气分离性能的研究[J]. 刘兴旺,庞成武. 流体机械. 2018(01)
[5]电动空调在汽车领域的应用解析[J]. 朱元成,熊伟国,吴群. 科技创新与应用. 2017(03)
[6]涡旋制冷压缩机冷却技术专利分析[J]. 邹文娟,杨必韵. 制冷与空调. 2016(09)
[7]旋风分离器分离性能的数值模拟与分析[J]. 陈俊冬,宋金仓,曾川,邹鹏程,王晓天,陈海焱. 化工进展. 2016(05)
[8]基于响应曲面法的蜗壳式旋风分离器分离效率[J]. 李庆生,张译峰. 中国粉体技术. 2015(01)
[9]低压腔涡旋压缩机润滑系统的模拟分析[J]. 李超,夏威. 润滑与密封. 2015(01)
[10]气液旋流分离器进口宽高比优化的数值模拟[J]. 周云龙,米列东. 过程工程学报. 2013(05)
硕士论文
[1]电动涡旋压缩机背压腔系统研究[D]. 万春焕.兰州理工大学 2018
[2]替代制冷剂列车空调系统仿真与优化研究[D]. 韩联进.华南理工大学 2018
[3]旋风分离器数值模拟分析与优化设计研究[D]. 徐洋洋.西南石油大学 2017
[4]汽车空调制冷系统两器的设计与仿真计算[D]. 张骞伟.长安大学 2017
[5]汽车空调制冷系统匹配计算及研究[D]. 曾国文.华南理工大学 2016
[6]旋风分离器内气相流动的相似模化分析[D]. 高锐.中国石油大学(北京) 2016
本文编号：3610438
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
011-2018新能源汽车产销量可以看出，2018年我国新能源汽车的产销量进一步大幅增长，产量达到了127
工程硕士学位论文7受分离器壁面约束的影响，含油气体沿进气口切向进入分离器后，气流将会由直线运动变为绕排气管做从上向下的螺旋运动，通常把下行的螺旋气流称为外旋流，且外旋流是主要的除油区域。同时，在油滴高速旋转时，会受到较大的惯性离心力作用，使油滴被甩向内壁表面，受重力的影响沿内壁表面滑落至锥底排油口而与气流分离。分离后的气体在分离器底部的中心轴附近汇聚，并沿同一方向继续螺旋上升，通常将上行的螺旋气流称为内旋流，最后从顶部的排气管排出，如图1.2所描绘的运动情况。图1.2油气分离器结构与分离机理1.3.2油气分离原理研究以分离理论为基础，建立了旋风式油气分离器内气液两相流动的分离模型，主要是依靠气相与液相所做的高速旋转运动而产生不同的离心力来完成分离。目前，旋风式油气分离器内的气液两相分离理论主要包括沉降分离理论、平衡分离理论和边界层分离理论等[51]。（1）沉降分离理论沉降分离理论类似于重力沉降的分离理论，根据某种直径的液相油滴受离心力作用而沉降到油气分离器壁面所需要的时间，恰等于气流在气液两相分离区域所停留的时间，该液相油滴就是理论上能被完全分离下来的临界油滴。此外，沉降理论受假定分离空间为圆柱段、油滴受力分析时忽略了径向流动阻力等缺点的影响，其实用性仍需进一步探讨，以Rosin、Rammler和Intelmann等的研究为代表。（2）平衡轨道分离理论这一理论是建立在旋转流作用下，液相油滴所受向外的离心力与气流作用于油滴上向内的流体阻力相平衡的分离理论，来确定油滴分割粒径，又称筛分理论。
工程硕士学位论文15电动汽车空调的目的是给车内人员一个舒适的用车环境，即需要制冷系统的参与。电动汽车空调制冷系统一般利用机械方式来制冷，主要由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器及流通管道等设备组成，如图2.1所示。通过制冷剂的循环流动及热力状态变化来实现车内、外热量的循环与交换，可以分为压缩过程、冷凝过程、节流膨胀过程、蒸发过程四个阶段[59,60]。图2.1电动汽车空调制冷系统在整个制冷循环中，经压缩机压缩的低温低压制冷剂气体的温度与压力将会升高，而不改变制冷剂的物态，从而形成了高温高压的过热蒸汽被送至冷凝器进行冷凝放热，在此过程中温度有所下降但压力不变，制冷剂释放出的热量被外界空气带走，物态由气体变为了液体，最后形成了中温高压的过冷液体。接着流过具有干燥、过滤、储存功能的储液干燥器进入膨胀阀，其温度与压力迅速降低形成低温低压液体被排出到蒸发器，通过吸收外界空气热量使制冷剂汽化吸热，转变为低温低压的气体，最后再输送至压缩机，如此往复的进行循环实现了车内环境的变化。图2.2制冷系统的四大部件原理图
【参考文献】：
期刊论文
[1]涡旋压缩机油气分离器分离特性及压降的数值模拟[J]. 刘兴旺,曾强,王博,康小兵. 流体机械. 2019(06)
[2]新能源汽车发展概述与趋势[J]. 盛士能. 科学技术创新. 2018(23)
[3]旋风分离器流场分析与结构优化的数值模拟[J]. 谭礼斌,袁越锦,黄灿,余千英,唐琳,董继先. 陕西科技大学学报. 2018(03)
[4]电动汽车空调涡旋压缩机油气分离性能的研究[J]. 刘兴旺,庞成武. 流体机械. 2018(01)
[5]电动空调在汽车领域的应用解析[J]. 朱元成,熊伟国,吴群. 科技创新与应用. 2017(03)
[6]涡旋制冷压缩机冷却技术专利分析[J]. 邹文娟,杨必韵. 制冷与空调. 2016(09)
[7]旋风分离器分离性能的数值模拟与分析[J]. 陈俊冬,宋金仓,曾川,邹鹏程,王晓天,陈海焱. 化工进展. 2016(05)
[8]基于响应曲面法的蜗壳式旋风分离器分离效率[J]. 李庆生,张译峰. 中国粉体技术. 2015(01)
[9]低压腔涡旋压缩机润滑系统的模拟分析[J]. 李超,夏威. 润滑与密封. 2015(01)
[10]气液旋流分离器进口宽高比优化的数值模拟[J]. 周云龙,米列东. 过程工程学报. 2013(05)
硕士论文
[1]电动涡旋压缩机背压腔系统研究[D]. 万春焕.兰州理工大学 2018
[2]替代制冷剂列车空调系统仿真与优化研究[D]. 韩联进.华南理工大学 2018
[3]旋风分离器数值模拟分析与优化设计研究[D]. 徐洋洋.西南石油大学 2017
[4]汽车空调制冷系统两器的设计与仿真计算[D]. 张骞伟.长安大学 2017
[5]汽车空调制冷系统匹配计算及研究[D]. 曾国文.华南理工大学 2016
[6]旋风分离器内气相流动的相似模化分析[D]. 高锐.中国石油大学(北京) 2016
本文编号：3610438
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