Спиральные компрессоры - это компрессоры прямого вытеснения, обычно используемые в жилых и коммерческих системах кондиционирования воздуха, охлаждения и тепловых насосов (с полным перечнем промышленных спиральных компрессоров вы можете ознакомиться здесь). В этих компрессорах газ поступает на периферию и выпускается в центральной части механического сжимающего элемента.

Этот элемент образован двумя одинаковыми спиралевидными металлическими деталями (завитками). Один из свитков остается неподвижным, а другой движется по орбитальной схеме, которая инициирует миграцию газа от периферии к центральной области свитков. Во время этой миграции объем газовых камер постоянно уменьшается. Как следствие, увеличивается как давление, так и температура газа.

Обычно утечка между камерами с переменным давлением считается основной необратимостью спиральных компрессоров. Теплопередача внутри компрессора также оказывает значительное влияние на термодинамический КПД.

Основными характеристиками теплопередачи являются температура газа внутри всасывающих карманов (температура всасывания), которая выше, чем температура на входе в результате взаимодействия хладагента с горячими частями компрессора, и температурный профиль вдоль спиральных витков.

Многие авторы разработали модели для прогнозирования температуры всасывания в спиральных компрессорах, обычно в сочетании с численным моделированием процесса сжатия. Что касается теплопередачи в процессе сжатия, внимание можно сосредоточить на повышении температуры газа и профиле температуры спирали. Большинство исследований приходят к выводу, что линейный температурный профиль по отношению к углу эвольвенты спирали является приемлемым допущением.

Когда используются дифференциальные модели для моделирования процесса сжатия, температура всасывания является важным начальным условием, а температурный профиль спирали является требуемым граничным условием.

В этой статье для прогнозирования теплопроводности и распределения температуры в свитках применялась одномерная модель стационарного состояния. Модель проводимости была связана с термодинамической моделью процесса сжатия, разработанной Перейрой, и упрощенной тепловой моделью. Таким образом, моделирование выполнялось итеративно, что позволяло получить полную термодинамическую характеристику компрессора.