降低压缩机排气温度的措施分析及效果对比

张晓艳，张学伟，林创辉，黄浩亮

( 广东申菱空调设备有限公司，广东 佛山 528313 )



降低压缩机排气温度的措施分析及效果对比

张晓艳，张学伟，林创辉，黄浩亮

( 广东申菱空调设备有限公司，广东 佛山 528313 )

[摘要]通过对降低压缩机的排气温度措施进行归纳，得出最常见的喷液降温和旁通热气降温措施，并通过实验进行对比，得出结论：在相同的实验条件下，喷液降温措施更能保证机组性能和稳定运行。

[关键词]压缩机；排气温度；空调；喷液冷却；热气旁通

1引言

压缩机排气温度过高是空调系统常见的故障之一，对于制冷系统正常运行至关重要。为此，国内外专家对于降低排气温度也做了一些相关的研究和实验，日本失岛龙三郎[1]等对R32制冷剂系统，通过实验采用膨胀阀降低吸气干度来降低排气温度，但是会带来压缩机液击的危险。上海理工大学杨丽辉等[2]研究了滚动转子压缩机吸气带液对系统性能和排气温度的影响，得到干度在0.95～0.98时，制冷量和COP达到最大值。杨善文[3]、李慧玲[4]、曾建军[5]等分别研究了导致往复式压缩机、涡旋式、螺杆式三种压缩机排气温度过高的因素，以及通过分级减小压缩比来降低排气温度的措施。但是鲜有文章对降低压缩机排气温度方法带来的效果做对比。本文将从降低压缩机排气温度措施有效性和可靠性等方面来具体分析，为以后空调系统在高温环境中应用提供一些参考。

2排气降温措施方式汇总分析

通过笔者所在的公司多年来对于空调系统的研发和实际应用经验积累，常见的系统中降低压缩机排气温度的方式大体分为两类：喷液降温和热气旁通(见图1)。具体有如下几种有效措施：

(a)喷液降温的两种方式　　　　　　　　　　　　　　(b)热气旁通降温的两种方式图1　降低压缩机排气温度的方式

(1)节流阀前喷液降温：此种方法在节流装置前引出一部分低温高压的液体制冷剂向压缩机吸气口处喷液，此处的制冷剂是经过冷凝器冷凝后的液体，温度低于压缩机排气温度，具体温度高低与冷却介质有关。在实际应用中会在支路中增加一个节流装置，这样节流后低温低压的液体会与压缩机回气混合，起到很好的降温效果，在制冷系统中常被采用。

(2)节流阀后喷液降温：此种方法通过在节流后引出部分低温低压制冷剂液体，虽然理论上可起到降温效果，但是由于节流阀后面的压力几乎与压缩机吸气基本相当(蒸发器和管路中的压力损失忽略不计)，液体的流量不易控制，所以在降低压缩机排气温度上很少采用。

(3)压缩机排气口引流至蒸发器入口：此种方法降低排气温度是广泛采用的压缩机降温方式，通过直接损失冷量来降低压缩机排气温度，降温措施安全可靠，制冷系统中比较常见。

(4)压缩机排气口引流至吸气口：此种方法可以在支路上增加一个节流装置，但是引流的制冷剂是高温高压的气体，易造成压缩机吸气温度过高，电机过热，引起压缩机故障，所以此方法基本不采用。

综上，在制冷系统中可采用的4种压缩机降温方法，其中(1)和(3)是比较常见且适合制冷系统给压缩机降温的方式。为了对比两种为压缩机排气

温度降温措施的效果，在笔者所在的实验室进行了一系列实验验证。

3样机制作及实验验证

3.1样机制作

为了对比两种常用的排气温度降低的措施效果，制作一台水冷冷风型单元机。当水冷冷凝器进水温度很高，换热器换热效果急剧下降，会导致压缩机排气温度过高，最后机组出现高压跳停或者压缩机过流等问题，直到机组停机保护。

通过设计a和b两个支路，由球阀来控制实验的支路。当压缩机排气温度达到预先设定上限温度时，排气管路的温度传感器将信号传递给相应支路的电磁阀，控制其将支路打开；待温度降低到设定的下限时，对应支路的电磁阀关闭。

样机的原理图如图2所示。

图2　制冷系统原理图

3.2实验装置介绍

实验装置采用笔者所在公司的焓差实验测试平台，该实验室是由合肥通用机械研究院设计完成，可以对单元机、恒温恒湿机等各种机型的国标工况、极限工况进行性能测试，可收集如制冷量、风量、水流量、温度、压力等多种衡量机组性能的参数，测试精度高，结果稳定可靠。

3.3测试工况及实验结果

样机在检测中心将系统调试到最佳状态后，分别在按照国标《GB/T 17758-2010 单元式空气调节机》进行测试，在名义进风干球温度27℃，进风湿球温度19℃，进水温度30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的工况测试，得到系统排气温度、制冷消耗功率、制冷量等参数。

(1)排气温度的测试结果分析

在压缩机的排气温度尚未达到预先控制逻辑设定的最大值时，a和b两种降温措施在制冷效果上是相同的水平，随着冷凝器进水温度的升高，当温度达到50℃时，支路上的电磁阀动作，支路打开后，排气温度呈现出急剧波动，如图3，b喷液降温采用的仍是牺牲制冷量的方法，但是由于喷液式热力膨胀阀的机械缓冲，排气温度的降低均在较小的范围内波动。

图3　排气温度随进水温度的变化

(2)消耗功率的测试结果分析

a热气旁通将压缩机排气直接旁通一部分到蒸发器，减少了进入冷凝器的冷凝负荷，增大了进入蒸发器的流量，提高了蒸发温度，减少了压缩机的消耗功率，如图4，从而达到降低排气温度的目的。

图4　消耗功率随进水温度的变化

(3)制冷量的测试结果分析

通过实验的数据分析和处理，得到在不同进水温度下的制冷量，将a和b两种降温措施的效果绘制成图表后，得到图5趋势曲线。

图5　制冷量随进水温度的变化曲线

从图5中可以看出，a热气旁通支路相比b喷液降温制冷效果要差一下，原因是a支路打开后，在短时间内将高温高压的气体直接旁通到蒸发器，不但减少了进入蒸发器的产生冷量效果的制冷剂流量，同时由于高温高压的气体与节流阀后的低温低压气体混合，再次损失一部分冷量。而b喷液降温虽然减少了进入蒸发器的制冷剂流量，但是对于支路的制冷剂是低温低压的制冷剂，由于热力膨胀阀可在特定的温度下进行喷液，对于制冷剂的流量进行一定的节流和缓冲作用，所以相比于a支路不会出现剧烈的制冷量波动，在高温进水温度时制冷量基本稳定无波动。

(4)其他方面的对比结果

1)吸气温度不同，当支路电磁阀开启后，a和b两种情况下的吸气温度不同，b喷液降温的吸气温度要比a吸气温度低3～4℃。这与支路气体来源和汇入位置紧密相关，可保证机组的可靠运行，b优于a。

2)节流前温度不同，当支路电磁阀开启后，进入冷凝器的制冷剂流量不同，a相对于b冷凝器的换热面积要大一些，a冷却降温效果好于b。

3)达到相同的降温效果时，所用的时间不同，a较b反应更快，所用时间少3min，但是带来的波动更剧烈，b优于a。

4)超过50℃进水时，将两个支路上的电磁阀分别强制开启，b喷液降温获得的冷量要比a热气旁通高出46.3%。

4结论

通过对热气旁通和喷液降温两种常见的降温方式的测试，和实验结果的对比分析，得到以下结论：

(1)喷液降温降低压缩机排气温度的方式比热气旁通更能保证制冷量输出和消耗功率输入的稳定性，同时适当的降低了吸气温度，对于机组的安全可靠运行非常必要。

(2)喷液降温降低压缩机排气温度的方式比热气旁通更适合在高温冷却水工况下运行。

(3)热气旁通降低压缩机排气温度的方式对于排气温度的反应和动作较喷液降温更迅速，在特定的工况下非常适合作为保护机组的一种手段。

综上所述，喷液降温来降低压缩机排气温度的方式使用效果较好，该方式已经开始在越来越多的场合采用，但仍须不断改善和提高。但是热气旁通的方式可以作为其他功能同样具有重要作用，如融霜、低温下运行等，下一步将在不同类型机组上进行实验，对比其他降低排气温度的方式优劣。

5参考文献

[1] 失岛龙三郎,吉见敦史,朴春成.降低R32压缩机排气温度的方法[J].制冷与空调，2011,11(4)：60-64

[2] 杨丽辉,陶乐仁,陶宏，等.滚动转子式压缩机吸气状态与排气温度的实验研究[J].制冷与空调，2014,35(2)：49-53

[3] 杨善文.分析影响往复式压缩机排气温度的因素[J].通用机械,2007，(7)：49-52

[4] 李慧玲.压缩机排气温度过高原因分析及控制方法[J].中国科技投资,2014，(12)：505-506

[5] 曾建军.螺杆压缩机排气温度过高原因分析及处理[J].压缩机技术,2012,(4)：53-59

Measures Analysis and Effect Comparison to Reduce the Discharge Temperature of Compressor

ZHANG Xiaoyan，ZHANG Xuewei，LIN Chuanghui，HUANG Haoliang

( Guangdong Shenling Air-conditioning Equipment Co.,ltd，Foshan 528313 )

Abstract：According to the measures summarization of reducing compressor discharge temperature.We got the most common measures of Liquid injecting cooling and hot gas bypass，comparing by the experiments.We got the conclusion：under the same experimental conditions，Liquid injecting cooling can ensure better performance and more stable operation of the unit.

Key words：Discharge temperature;Air-condition;Liquid injecting cooling;Hot gas bypass

收稿日期：2015-10-9

作者简介：张晓艳(1986-)，女，主要从事制冷空调技术的研究。Email：zhangxy86110@163.com

文章编号：ISSN1005-9180(2016)01-070-04

中图分类号：TB652；TH45文献标示码：A

doi:10.3696/J.ISSN.1005-9180.2016.01.013