压缩机储液罐大小对空调整机系统的影响

2013-11-15王铭坤江华熊硕

家电科技 2013年6期

王铭坤江华熊硕

（珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519070）

1 引言

转子式压缩机具有结构紧凑、工作可靠、能效比高等优点，在制冷空调器中已得到广泛的应用。目前市场上空调行业的竞争较为激烈，成本压力较大，能效要求也越来越高，为了满足消费者的需求，空调器主机性能、振动的研究日显重要。压缩机作为空调系统的核心零部件，压缩机的性能、振动对空调系统性能、噪音、振动的改善具有举足轻重的作用。在影响压缩机性能、振动的众多因素中，压缩机储液罐的大小对压缩机各方面的性能有着较大的影响。为此，本文针对压缩机储液罐的选型对空调整机的影响做了相关的试验研究，分析了其的选型对空调整机在性能、振动方面的影响。

2 压缩机储液罐大小对空调性能的影响

2.1 压缩机储液罐大小对空调性能影响的理论分析

制冷压缩机的能力为：

式中：Q为压缩机的能力，单位为W；ηv为压缩机的容积效率；qvt为压缩机的理论容积输气量，单位为m3/h；qom为制冷剂在给定制冷工况下的单位质量制冷量，单位为kJ/kg；vso为吸气状态下制冷剂的比容，单位为m3/kg。其中对于同一款压缩机，压缩机的排量为定值即qvt值相同。

压缩机的容积效率：

其中容积系数λv、泄漏系数λl均与压缩机缸体本身的设计有关，如果压缩机相同，仅仅只是储液罐大小不同，此2项系数相同。另外，转子式压缩机没有吸气阀，吸气压力损失很小，故通常认为λp近似等于1。且压缩机压缩的过程的转动角度较小，期间的容积变化较小，所以回流系数λh也可以近似取为1。对于温度系数λT，当压力比ε=2～8时，λT=0.95～0.82，压力比高时取下限。[2]

故对于同一个压缩机，仅仅只是储液罐大小不一致时，压缩机能力的公式可以简化为：

Q=AλTqom/vso（其中A为一个定值）

综上所述：根据理论计算，对于同一个压缩机，仅仅只是储液罐大小不一致时，压缩机工作期间，吸气侧的压力压降较大时，进入压缩机的气体比容vso会变大，压缩机的压比也会变大，导致压缩机的容积效率λT降低，冷媒单位质量的制冷量qom也会降低，故压缩机的能力会降低。

2.2 储液罐选型对系统性能影响的实验验证

储液罐的规格有很多种，可以根据不同的需要进行的选择，如图1是我们常用的几种规格的储液罐。

储液罐选用Φ48直径和Φ75直径的压缩机在相同机型上作对比测试的结果如表1，储液罐选用Φ64直径和Φ75直径的压缩机在相同机型上作对比测试的结果如表2。

所以如果选择的储液罐过小，就会在回气管中产生较大的压力降，使得回到压缩机的气体比容增大，造成压缩机输送的制冷剂流量减小，带来冷量和效率的降低。而如果储液罐中已没太大的压降，继续把管径加大，系统的效率将不会有太大的改善。

3 压缩机储液罐大小对空调振动的影响

在成本的巨大压力下，各压缩机厂家纷纷进行降成本项目，降成本的其中一项工作就是把储液罐的直径改小。而空调厂家的降成本时，其中一种方案就是把空调系统的外机壳体改小进而要求压缩机厂家改小压缩机，就此带来的后果是压缩机振动变大，压缩机的传递音也变的更加明显。

表3是在同一款机型同一个压缩机上分别采用不同直径的储液罐，按照图2测点进行压缩机单体振动测试的对比的数据。而表4是把上面压缩机分别装在同一个外机上，按照图3的测点对整机壳体振动对比的数据。

单体振动测点设置见图2，测试数据对比如表3所示。

压缩机装在整机上的振动测试示意图见图3，测试数据如表4所示。

根据上面的实验数据：A型分液器（外形尺寸：Φ48mm）与L型分液器（外形尺寸：Φ31.8mm）相比：A型分液器（外形尺寸：Φ48mm）的压缩机单体数据及整机的振动数据都要更优。在整机实验中L型分液器（外形尺寸：Φ31.8mm）的右侧板振动加速度达到了33.3 mm/s2，是Φ48mm直径压缩机的3倍左右。

表1 同一机型采用Φ48和Φ75储液罐压缩机的对比

表2 同一机型采用Φ64和Φ75储液罐压缩机的对比

4 压缩机储液罐大小对空调液击的影响

4.1 压缩机储液罐大小对空调液击影响的理论分析

为了防止压缩机发生液击的可能，在选取储液罐时，储液罐必须符合下面的设计经验公式：

式中：储液罐的有效容积根据储液罐的尺寸进行计算得到，有效容积部分如图4阴影部分（说明：A为连接入压缩机的吸气管，B区域为储液罐中最大允许液态冷媒充注区域，如果液态冷媒量再增加，将直接进入A管而导致液击），单位为：ml；制冷剂比重：是冷媒在20℃情况下的饱和液态的密度，单位为：g/ml；填充的制冷剂的重量为匹配机型的总灌注量，单位为：g。

以一款09K分体式房间空调器为例，此机型压缩机采用的储液罐为图1所示的Φ48直径的储液罐，冷媒灌注量为：R22=690g。

经过查表得出：R22的比重为：1.25g/ml。

（储液罐的有效容积×制冷剂比重）÷填充的制冷剂的重量=160×1.25÷690=0.29＜0.5

按照理论分析，此压缩机在运行的过程中有出现液击的可能。

4.2 储液罐选型对系统液击影响的实验验证

实验机型在进行最大运行制冷实验（工况：室内32/23℃，室外45/27℃；电压：198V）时，稳定运行1小时后，停机3分钟再开机时不能正常启动，瞬间电流达到18A，压缩机出现闷机，转速降为0，过载动作，整个过程详细的曲线图如图5。

为了实验验证液击的过程，把压缩机按照图6进行简单改装，即在压缩机储液罐上旁通一根透明的软管。在稳定运行的1小时内，液态冷媒一直处于图6中C平面位置，在停机3分钟的过程中液态冷媒的平面位置略有上升，但是在开机的瞬间液态冷媒的水平面迅速升高到A平面位置，而A平面位置比储液罐中的吸气管管口的B平面位置要高，由此确定在开机的瞬间有液态冷媒进入压缩机而导致了液击。

换用图1所示的Φ64直径的储液罐：

（储液罐的有效容积×制冷剂比重）÷填充的制冷剂的重量=360×1.25÷690=0.65＞0.5

按照理论分析，更换储液罐后的压缩机可以解决液击问题。在相同的最大运行制冷的实验工况下进行测试，整个过程详细的曲线图如图7。在整个实验的过程中监控储液罐旁通的透明管中的液态冷媒，发现冷媒的水平面始终低于B平面位置，运行正常。