与传统定速压缩机机组相比,变频压缩机组更为节能,但是变频压缩机与电子膨胀阀的联合调控使得系统性能变化较为复杂,同时由于变频压缩机组多应用于工况变化较大的场合,因此关于变工况下变频压缩制冷机组性能的研究具有实际意义。本课题对变频滚动转子式压缩机制冷实验台研究了以下内容:压缩机吸气过热时,过热度振荡现象和机理,系统性能随压缩机频率和吸气过热度的变化规律,以及压缩机变频运行时电子膨胀阀的调节特性;压缩机吸气带液时,压缩机容积效率和电效率随吸气干度的变化规律,并建立压缩机稳态模型。过热度振荡的研究表明:随着电子膨胀阀开度的增大,过热度振荡幅度由1K变为3K,再恢复至1K;流型则是先为过热蒸汽流,逐渐变为过热蒸汽流与雾状流交替,之后变为气液两相流与雾状流交替,最后全部变为气液两相流。结合实验结果和流型变化,可得知过热度振荡的根本原因在于换热机理的变化,即当换热状态由单相强制对流换热变为液膜对流沸腾换热时,膨胀阀前后压差减小导致质量流量减小,所以换热状态再次变回单相强制对流换热,之后换热状态在两种换热形式之间交替。所以,需要综合考虑热负荷和制冷剂质量流量,才能够准确预测过热度振荡特征。压缩机变频特性的研究表明:当过热度为2K左右,压缩机处于25Hz~35Hz低频运转时系统COP最大,而非额定频率。对于不同频率、相同过热度,与压缩机高频运行相比,低频运行时电效率较高而容积效率较低;对于相同频率、不同过热度,在标准空调工况下,当过热度在4K~6K范围内,压缩机容积效率和电效率均存在一个极大值。另外,当压缩机低频运行时,极少量的吸气带液也会对压缩机容积效率造成较大影响。同时,低频运行工况下电子膨胀阀的控制比例带较小,系统容易过调而造成失稳。调节冷冻水温上升,即增大蒸发器内换热温差,可以使压缩机低频运行性能改善,同时使电子膨胀阀的调控更为稳定。无论压缩机频率如何变化,排气温度与吸气过热度总是呈线性关系,且各频率下斜率基本相同。这为排气温度控制过热度的调控方法提供了参考。变频压缩机模型的研究表明:压缩机电效率和容积效率主要与吸气口制冷剂状态、吸排气压比和压缩机频率有关。定吸排气压比下,压缩机电效率与过热度有关,而容积效率与过热度无关。当压缩机吸气带液时,电效率和容积效率均随吸气干度的减小而线性降低。根据实验所得规律,建立变频压缩机稳态半经验模型,结果表明模型计算值与验证实验值的最大相对误差为1.83%,最小相对误差为0.05%,即此模型可以准确预测处压缩机性能,同时减少了实验次数。模型适用于压缩机频率处于额定频率附近、吸气干度大于0.90的工况。当压缩机处于低频率、低吸气干度运行时,压缩机性能会迅速恶化,计算误差也会变大。本课题主要针对变频压缩制冷机组进行了研究,为变频压缩机性能计算提供了模型支持,为实际应用中的系统调控与性能优化提供了参考。