CFD仿真分析在转子压缩机排油量低减问题上的应用（一）

ericssonic · 发表于 2014-4-10 11:23:22

发表时间：2014/3/17

0 前言

由于性能及可靠性的需要，压缩机内存有一定量的润滑油，用于各摩擦部件的润滑及小间隙处的密封。在压差和运动部件的带动下，润滑油会进入气缸压缩腔，并与冷媒混合。当高压气体从气缸排出时，该油气混合物高速冲击排气阀，进而使连续相的润滑油雾化成连续相的油滴颗粒，而后经由消音器排气孔排出，然后通过电机部的流通通道从下部向上流动，最终通过安装在壳体上部的排气管流出压缩机，形成压缩机排油现象。

当排油量过大时，意味着从压缩机排到空调系统中的润滑油增大多，润滑油会附着在换热器内表面，阻碍冷媒与外界的换热，明显降低空调系统的工作效率；与此同时，压缩机中的润滑油量将会降低，这会严重威胁压缩机中运动部件的润滑，对压缩机的可靠性产生不利影响。因此，降低压缩机排油量是非常必要的。

图1 转子压缩机结构及流道示意图

1 理论分析

把颗粒状的润滑油从其与冷媒气体混合物中分离出来，属于典型的气液分离问题。常用的方法有：重力沉降分离、惯性分离、过滤分离、离心分离、静电吸引分离等。由于压缩机内部空间限制、安全性或性能影响等方面考虑，过滤分离、惯性分离、静电分离的方法很难量产化应用，借助转动部件影响进行离心分离和空间重力沉降分离是目前主要的油气分离方法。

根据液滴的受力分析结果，在同等压力（差）、温度、速度（差）等条件下，可得：随着液滴直径的增大，各种力的影响越来越大，但是拖曳力始终起到主导作用。因此降低气流速度是一个降低拖拽力、提高油气分离效率的有效途径。

2 仿真建模

原有设计采用了圆形排气孔消音器，并且为了更好地降低压缩机的噪音，把消音器的排气孔放在径向上靠近转子外周、距离电机线包孔比较近的位置。电机部分的气流通道设计如下图所示：

图2 消音器及电机部气流通道位置关系说明

本仿真模型选取从轴承排气孔至压缩机排气管的流体区域作为计算对象，采用混合网格得到的流体网格如下图所示：

图3 流体空腔网格模型

本次仿真采用单相（冷媒气体）、稳态分析方法，主要计算设置如下表所示：

表2 主要计算设置汇总表