壓縮機儲液罐大小對空調(diào)整機系統(tǒng)的影響

王銘坤 江華 熊碩

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

1 引言

轉(zhuǎn)子式壓縮機具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、能效比高等優(yōu)點，在制冷空調(diào)器中已得到廣泛的應用。目前市場上空調(diào)行業(yè)的競爭較為激烈，成本壓力較大，能效要求也越來越高，為了滿足消費者的需求，空調(diào)器主機性能、振動的研究日顯重要。壓縮機作為空調(diào)系統(tǒng)的核心零部件，壓縮機的性能、振動對空調(diào)系統(tǒng)性能、噪音、振動的改善具有舉足輕重的作用。在影響壓縮機性能、振動的眾多因素中，壓縮機儲液罐的大小對壓縮機各方面的性能有著較大的影響。為此，本文針對壓縮機儲液罐的選型對空調(diào)整機的影響做了相關(guān)的試驗研究，分析了其的選型對空調(diào)整機在性能、振動方面的影響。

2 壓縮機儲液罐大小對空調(diào)性能的影響

2.1 壓縮機儲液罐大小對空調(diào)性能影響的理論分析

制冷壓縮機的能力為：

式中：Q為壓縮機的能力，單位為W；ηv為壓縮機的容積效率；qvt為壓縮機的理論容積輸氣量，單位為m3/h；qom為制冷劑在給定制冷工況下的單位質(zhì)量制冷量，單位為kJ/kg；vso為吸氣狀態(tài)下制冷劑的比容，單位為m3/kg。其中對于同一款壓縮機，壓縮機的排量為定值即qvt值相同。

壓縮機的容積效率：

其中容積系數(shù)λv、泄漏系數(shù)λl均與壓縮機缸體本身的設(shè)計有關(guān)，如果壓縮機相同，僅僅只是儲液罐大小不同，此2項系數(shù)相同。另外，轉(zhuǎn)子式壓縮機沒有吸氣閥，吸氣壓力損失很小，故通常認為λp近似等于1。且壓縮機壓縮的過程的轉(zhuǎn)動角度較小，期間的容積變化較小，所以回流系數(shù)λh也可以近似取為1。對于溫度系數(shù)λT，當壓力比ε=2～8時，λT=0.95～0.82，壓力比高時取下限。[2]

故對于同一個壓縮機，僅僅只是儲液罐大小不一致時，壓縮機能力的公式可以簡化為：

Q=AλTqom/vso（其中A為一個定值）

綜上所述：根據(jù)理論計算，對于同一個壓縮機，僅僅只是儲液罐大小不一致時，壓縮機工作期間，吸氣側(cè)的壓力壓降較大時，進入壓縮機的氣體比容vso會變大，壓縮機的壓比也會變大，導致壓縮機的容積效率λT降低，冷媒單位質(zhì)量的制冷量qom也會降低，故壓縮機的能力會降低。

2.2 儲液罐選型對系統(tǒng)性能影響的實驗驗證

儲液罐的規(guī)格有很多種，可以根據(jù)不同的需要進行的選擇，如圖1是我們常用的幾種規(guī)格的儲液罐。

儲液罐選用Φ48直徑和Φ75直徑的壓縮機在相同機型上作對比測試的結(jié)果如表1，儲液罐選用Φ64直徑和Φ75直徑的壓縮機在相同機型上作對比測試的結(jié)果如表2。

所以如果選擇的儲液罐過小，就會在回氣管中產(chǎn)生較大的壓力降，使得回到壓縮機的氣體比容增大，造成壓縮機輸送的制冷劑流量減小，帶來冷量和效率的降低。而如果儲液罐中已沒太大的壓降，繼續(xù)把管徑加大，系統(tǒng)的效率將不會有太大的改善。

3 壓縮機儲液罐大小對空調(diào)振動的影響

在成本的巨大壓力下，各壓縮機廠家紛紛進行降成本項目，降成本的其中一項工作就是把儲液罐的直徑改小。而空調(diào)廠家的降成本時，其中一種方案就是把空調(diào)系統(tǒng)的外機殼體改小進而要求壓縮機廠家改小壓縮機，就此帶來的后果是壓縮機振動變大，壓縮機的傳遞音也變的更加明顯。

表3是在同一款機型同一個壓縮機上分別采用不同直徑的儲液罐，按照圖2測點進行壓縮機單體振動測試的對比的數(shù)據(jù)。而表4是把上面壓縮機分別裝在同一個外機上，按照圖3的測點對整機殼體振動對比的數(shù)據(jù)。

單體振動測點設(shè)置見圖2，測試數(shù)據(jù)對比如表3所示。

壓縮機裝在整機上的振動測試示意圖見圖3，測試數(shù)據(jù)如表4所示。

根據(jù)上面的實驗數(shù)據(jù)：A型分液器（外形尺寸：Φ48mm）與L型分液器（外形尺寸：Φ31.8mm）相比：A型分液器（外形尺寸：Φ48mm）的壓縮機單體數(shù)據(jù)及整機的振動數(shù)據(jù)都要更優(yōu)。在整機實驗中L型分液器（外形尺寸：Φ31.8mm）的右側(cè)板振動加速度達到了33.3 mm/s2，是Φ48mm直徑壓縮機的3倍左右。

表1 同一機型采用Φ48和Φ75儲液罐壓縮機的對比

表2 同一機型采用Φ64和Φ75儲液罐壓縮機的對比

4 壓縮機儲液罐大小對空調(diào)液擊的影響

4.1 壓縮機儲液罐大小對空調(diào)液擊影響的理論分析

為了防止壓縮機發(fā)生液擊的可能，在選取儲液罐時，儲液罐必須符合下面的設(shè)計經(jīng)驗公式：

式中：儲液罐的有效容積根據(jù)儲液罐的尺寸進行計算得到，有效容積部分如圖4陰影部分（說明：A為連接入壓縮機的吸氣管，B區(qū)域為儲液罐中最大允許液態(tài)冷媒充注區(qū)域，如果液態(tài)冷媒量再增加，將直接進入A管而導致液擊），單位為：ml；制冷劑比重：是冷媒在20℃情況下的飽和液態(tài)的密度，單位為：g/ml；填充的制冷劑的重量為匹配機型的總灌注量，單位為：g。

以一款09K分體式房間空調(diào)器為例，此機型壓縮機采用的儲液罐為圖1所示的Φ48直徑的儲液罐，冷媒灌注量為：R22=690g。

經(jīng)過查表得出：R22的比重為：1.25g/ml。

（儲液罐的有效容積×制冷劑比重）÷填充的制冷劑的重量=160×1.25÷690=0.29＜0.5

按照理論分析，此壓縮機在運行的過程中有出現(xiàn)液擊的可能。

4.2 儲液罐選型對系統(tǒng)液擊影響的實驗驗證

實驗機型在進行最大運行制冷實驗（工況：室內(nèi)32/23℃，室外45/27℃；電壓：198V）時，穩(wěn)定運行1小時后，停機3分鐘再開機時不能正常啟動，瞬間電流達到18A，壓縮機出現(xiàn)悶機，轉(zhuǎn)速降為0，過載動作，整個過程詳細的曲線圖如圖5。

為了實驗驗證液擊的過程，把壓縮機按照圖6進行簡單改裝，即在壓縮機儲液罐上旁通一根透明的軟管。在穩(wěn)定運行的1小時內(nèi)，液態(tài)冷媒一直處于圖6中C平面位置，在停機3分鐘的過程中液態(tài)冷媒的平面位置略有上升，但是在開機的瞬間液態(tài)冷媒的水平面迅速升高到A平面位置，而A平面位置比儲液罐中的吸氣管管口的B平面位置要高，由此確定在開機的瞬間有液態(tài)冷媒進入壓縮機而導致了液擊。

換用圖1所示的Φ64直徑的儲液罐：

（儲液罐的有效容積×制冷劑比重）÷填充的制冷劑的重量=360×1.25÷690=0.65＞0.5

按照理論分析，更換儲液罐后的壓縮機可以解決液擊問題。在相同的最大運行制冷的實驗工況下進行測試，整個過程詳細的曲線圖如圖7。在整個實驗的過程中監(jiān)控儲液罐旁通的透明管中的液態(tài)冷媒，發(fā)現(xiàn)冷媒的水平面始終低于B平面位置，運行正常。

5 結(jié)論

（1）壓縮機儲液罐的大小對房間空調(diào)器整機的性能、振動、液擊都有較大的影響。

（2）在系統(tǒng)設(shè)計時壓縮機儲液罐相對整機系統(tǒng)來講過小時，會不利于壓縮機的能力發(fā)揮，導致整機系統(tǒng)的能力降低。

（3）壓縮機的儲液罐足夠大時，繼續(xù)加大儲液罐的尺寸對系統(tǒng)的影響不大。

（4） 壓縮機的儲液罐過小時，也會導致壓縮機儲液罐的氣流脈動加劇從而導致空調(diào)器外機的振動變大。

（5）在選擇的儲液罐過小，不符合此設(shè)計經(jīng)驗公式：（儲液罐的有效容積×制冷劑比重）÷填充的制冷劑的重量≥0.5時，空調(diào)器整機系統(tǒng)將有出現(xiàn)液擊的可能。而加大儲液罐是解決液擊的一種有效途徑。

表3 壓縮機不用儲液罐的單體振動測試數(shù)據(jù)

表4 壓縮機不用儲液罐的整機振動測試數(shù)據(jù)

[1] 馬國遠主編。制冷壓縮機及其應用：中國建筑工業(yè)出版社，2008。

[2] 繆道平、吳業(yè)正主編。制冷壓縮機：機械工業(yè)出版社，2001。

[3] 尉遲斌主編。使用制冷與空調(diào)工程手冊：機械工業(yè)出版社，2002。