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高效双级离心式制冷压缩机气动优化设计及应用

李镇杉  
【摘要】:当前能源紧张问题日益突出,并成为关乎人类可持续发展的全球性问题。在我国,公共建筑能耗约占全社会总能耗的30%左右,而暖通空调系统的能耗就占了建筑物能耗的40%~50%。因此,暖通空调系统为建筑节能担负着重要的责任。离心式冷水机组具有单机制冷量大、占地面积小、可靠性好等优点,逐渐成为大中型建筑空调机组的首选产品,越来越多的受到市场的广泛青睐。本文从大型离心式水冷冷水机组性能优化的角度出发,对美的公司现有的一款2000RT双级离心式制冷压缩机进行气动优化设计达到效率提升的目的。通过双级压缩制冷循环分析确定了最佳的中间压力。然后,运用Concepts NREC专用设计软件中的COMPAL模块进行双级离心式制冷压缩机的气动一维优化设计。随后,采用自由曲面和全三元流叶轮设计方法并利用Blade Gen软件完成各气动部件的三维几何造型。紧接着采用ANSYS软件Turbo Grid和CFX模块对各气动部件进行网格划分和CFD分析优化。最后,通过叶轮结构设计和Hyper Works软件对叶轮进行静力学强度分析和校核。气动优化设计后的高效双级离心式制冷压缩机等熵效率达88.22%。采用此压缩机的美的超高效离心式冷水机组LC2000ES通过权威检测机构的认证,国标工况下机组满负荷COP高达7.11,达到并超过能效等级1级(COP大于等于6.1W/W)。该产品经专家鉴定委员会验收,机组能效国际领先,具有显著的经济效益和社会效益。


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