[发明专利]一种跨临界CO2

说明书

本发明公开了一种跨临界CO₂循环系统的压缩机的吸排气阀片的优化方法，包括：第一步：测量待优化吸排气阀片头部的最大长度L₁和最大宽度L₂的值，分析压缩机吸排气阀片抗压能力与纵横比ε＝L₁/L₂之间的关系，按照最佳纵横比的尺寸，对吸排气阀片的尺寸进行初步优化；第二步：测量最佳纵横比下待优化压缩机吸排气阀片的原始面积S，保证第一步确定的最佳纵横比不变的基础上，改变面积S，总结出压缩机吸排气阀片类面积比η＝S/(L₁*L₂)之间的关系；抗压能力数值最大的值对应的类面积比η为最优类面积比，以最优类面积比对应的面积S及最佳纵横比的比例关系，设计阀片完成第二步优化。本发明得到了实验验证；可以很好的应用于压缩机的指导设计及寿命预测中。

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，特别涉及一种跨临界CO₂循环系统的压缩机机吸排气阀片优化方法。

背景技术

气阀是活塞式压缩机的核心部件。因为在工作中，阀片会持续受到各种物理、化学因素的破坏作用，外加上气阀本身的制作材料也不是完美无缺，因此气阀非常容易损坏，这将极大降低压缩机使用的可靠性和经济性。

压缩机的阀片在压缩机的运转过程受流体力的作用不断的开启与关闭，持续承受弯曲应力和冲击应力。阀片在压缩机的运转过程中，应力过分集中或冲击力响应时间过快都将导致阀片寿命缩短，而阀片的寿命直接影响着压缩机的可靠性，影响着系统维修成本和维修周期。因此，研究压缩机阀片受力与排气压力、电机转速、阀片结构及阀片行程等因素的关系，有利于寻找阀片的使用最佳条件和极限条件；同样地，可根据特定工况设计阀片结构从而使得应力分布更均匀，这对压缩机可靠性的研究具有重要意义。

目前，阀片的运动方式的基本数学模型已经被建立过，同时阀片的推力系数、流量系数等影响气阀效率的关键参数也有学者进行了研究；对舌簧阀的结构设计和工作的计算机模拟以及动、静态测试等方面的研究也为后来的气阀的研究工作提供了坚实的理论基础。已有科研学者通过簧片阀受力的计算，提出气阀运动模型，运用有限元软件对气阀工作过程进行模拟并进行优化，同时达到了降低气阀噪声的目的。还有学者通过建立了阀板运动的数学模型，研究了气阀在受到冲击载荷下的动态响应运动特性以及气阀有限元形式的平板振动系统力学数学模型，对吸气簧片阀的两维平面薄板振动数学模型采用相对应的有限元法，求解阀片动力学方程和流动方程联立形式的阀片运动规律方程组，用冲击载荷下吸气簧片阀数学模型进行了数学模拟和强度分析，实现对簧片阀动态响应的快速和准确模拟，优化了阀片形状，改善了阀片可靠性。

众多科研学者通过无数实验证明，气阀处的能量损失在压缩机整个工作过程的能量损失中占很大比例，因此，要提高压缩机的经济性，可以通过优化气阀的结构参数来实现。

但是，目前已有的阀片优化方案，大多是从阀片厚度、升程、弹簧刚度等方面进行优化设计，对于阀片本身的尺寸，形状方面的优化设计研究相对较少，并且只给出了优化的方向，缺乏精确地尺寸以及形状优化指导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种跨临界CO₂循环系统的压缩机吸排气阀片优化方法，能够根据具体的压缩机系统工况，对吸排气阀片进行优化，相对于现有技术提高吸排气阀片的形状和尺寸设计精度，有效的降低吸排气阀片处的能量损失，提高压缩机的经济性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种跨临界CO₂循环系统的压缩机的吸排气阀片的优化方法，包括：

第一步：测量待优化吸排气阀片头部的最大长度L₁和最大宽度L₂的值，通过应力试验分析压缩机吸排气阀片抗压能力与纵横比ε＝L₁/L₂之间的关系，按照最佳纵横比的尺寸，对吸排气阀片的尺寸进行初步优化；