高速透平膨胀制冷机热力性能实验研究

2012-08-03刘玉晗刘宝玉杨金福韩东江

制冷学报 2012年1期

刘玉晗刘宝玉杨金福韩东江刘磊

(1 辽宁石油化工大学石油天然气工程学院抚顺 113001；2 中国科学院工程热物理研究所北京 100190；3 中国石油天然气勘探开发公司北京 100034)

高速透平膨胀机是空气压缩制冷循环的核心设备。随着透平机技术的发展和应用，透平膨胀制冷机的性能大大提高，其制冷量在整个空气制冷循环中占80%以上[1]。制冷机的高速化，能够有效减小制冷机的体积和重量，同时能够增加制冷机的流量以及压缩端和膨胀端的出入口温差，从而增加了制冷机的制冷能力。目前，日本JAERI研制的制冷量为10 kW的膨胀机的工作转速为67200 r/min[2]；日本日立制作所10kW氦制冷机，转速可达79000 r/min[3]。透平膨胀制冷机的高速化所带来的高效制冷，以及质量的减小和体积的精简，使其得以广泛应用于飞机、坦克环境控制，列车空调以及冷库等领域[4-5]。

透平膨胀制冷机的高速运行依赖于稳定的轴系结构，高速气浮轴承旋转机械具有耗功较低的性能优势，得到国内外研究者的广泛关注[6-8]。文献[9]给出了滑动轴承转子系统工程稳定性判别准则。中国科学院工程热物理研究所，针对高速动静压混合气浮轴承的透平膨胀制冷机的轴系振动性能进行了实验研究；结果表明，用动静压混合气浮轴承代替传统的滚动轴承，有效提高制冷机的转速及性能[10]。进一步针对应用动静压混合气浮轴承的增压透平膨胀制冷机进行了热力性能实验研究。