设计研究 Design&Research
活塞压缩机工作过程瞬态温度场数值分析高岩
(中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦124010)
[摘要]：建立了活塞压缩机工作过程的传热模型，并应用有限元理论对其瞬态温度场进行了数值模拟，对各瞬时活塞环的温度数据进行拟合，得出了活塞环瞬时最高温度与面柄转角的关系线。
[关键调]：活塞压缩机；耦合系统；瞬态温度场；活塞环；有限单元法
中图分类号：TH457
文献标志码：A
文章编号：1006-2971(2014)06-002204
eField
in
Working Process of Piston Compressor GAOYan
( China Liaohe Petroleum Engineering Co., Ltd., Panjin 124010, China)
Abstract:The model of heat transfer in piston compressor in working process is set up in this paper. The finite element theory is used to carry on numerical simulation to instantaneous temperature field. Through fitting to the temperature data of every instanta-
neous piston ring, the relation line of the instantaneous maximum temperature of piston rings and the crank comer is drawn out. Key words: piston compressor; coupling system; transient temperature field; piston ring; finite element method
1引信言
活塞压缩机广泛应用于国防、机械、冶金、化工等部门，目前逐步向高产、低耗、无油润滑等方向发展。压缩机材料的热疲劳直接导致零件的非正常磨损，是影响压缩机的性能关键因素之一。因此，压缩机工作过程的传热间题是一个非常重要的研究课题。
活塞压缩机活塞环的开口间隙取决于安装温度与工作温度之差，最佳开口间隙应既保证正常工作时开口闭合，减少由于开口间隙造成的泄漏，文不会造成活塞环胀死在气缸壁上，产生过大的摩擦力造成缸壁破裂。特别是在无油润滑压缩机中，活塞环由自润滑材料制成，材料的膨胀系数很大，材料特性受温度的影响很大。因此如何确定活塞环的工作温度对于其设计或选用有很重要
收稿日期：201404-03 222m缩机辣
的工程价值。但是由于活塞环与活塞一起在气缸内作往复运动，并且活寒环与活塞环槽之间支有相对运动，因此无法用实测的方法确定活塞环的瞬态温度。
本文针对以上的工程要求，建立了活塞压缩机的传热模型，并应用ANAYS有限元理论针对活塞压缩机在工作过程活塞环的温度场进行了数值模拟，对瞬时活塞环的温度数据进行拟合，分析
得出活塞环的温度变化曲线。 2
模型假设
以往针对活塞压缩机的传热分析都是将活塞、缸套、活塞环等分割成单个研究对象，采用理论计算的方式进行研究。在不考虑活塞环与缸套之间的摩擦，以及活塞环与缸套之间边界条件的设置等因素的理论计算，计算结果与试验结果出人较大。尤其是活塞环等关键部位，往往无法得到
2014年06期（总第248期）整