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湿蒸汽两相压缩过程工作特性研究

张良  
【摘要】:在蓄能空调和蓄能除湿领域,适合于先进蓄能系统的工作溶液是溴化锂或氯化锂水溶液,其制冷剂是水,需采用水蒸气压缩机。由于水的蒸发压力低、比容大使得水作为制冷剂直接用于压缩式制冷系统还有很大的困难。在先进蓄能技术中,压缩机吸入压力仅与发生压力有关。可以通过提高发生压力来提高水蒸气压缩机的吸入压力,但压力提高后水蒸气温度也随之提高。如果直接采用“干压缩”方式,压缩终了的温度将超过200℃。为了充分利用压缩后水蒸气的能量,抑制绝热压缩后过高的水蒸气温度,获得压缩机运行的经济性,先进蓄能系统压缩过程采用湿压缩方式。在压缩前调整被压缩水蒸气的干度,进行气、液两相进气,利用液体吸热来降低压缩过程温升,使排气接近饱和干蒸气状态,使其更接近于等温压缩来减少耗功。 在系统中,水既为制冷剂又为冷却剂,这种压缩是一种特殊的湿压缩方式。本文以变质量热力学为基础,分析了湿压缩过程中的气、液两相的潜热和显热的交换,考虑了压缩过程中气体和液体的泄漏,建立了水蒸气基元容积两相湿压缩过程热力学数学模型;根据所建立的模型和现有水和水蒸气性质数据和图表,采用数值模拟的方法对螺杆压缩机压缩水蒸气过程进行了计算:得出湿压缩后,压力随转角的变化规律;发现湿压缩后不仅可以降低压缩机排气温度并节省压缩功;描述了排气为饱和状态时,液滴直径与干度的关系;分析了湿蒸气进气干度及水滴微粒直径对排气温度、排气压力和压缩功率的影响。该文的研究对于扩大水蒸气应用范围和设计制造水蒸气压缩机新产品具有一定的指导意义。


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