针对滑片膨胀机工作过程中高压进口流体在经过吸气孔口时对滑片冲击而造成滑片被压入槽底且无法与气缸内壁正常接触的问题,提出了一种滑片槽底引压结构.该结构将高压流体引入滑片槽底容积腔内,通过引入槽底的高压气体力来削弱进气冲击影响,保证滑片与气缸内壁良好接触.通过理论计算,得出了槽底引压结构的最优结构参数;通过比较无引压和有引压结构的膨胀机在相同工况下的实验结果,得出了引压结构对膨胀机工作过程中动力过程和热力过程的影响机理.研究结果表明：利用槽底引压结构,膨胀机能够在跨临界CO2制冷系统中稳定运行;滑片与气缸内壁贴合情况大幅改善,膨胀机性能大幅提高,输出功率最高达到了682 W,绝热效率最高值从无引压时的23.7%增长到有引压时的49.8%.

对压缩机转速、排气压力和喷油量等参数对喷油单螺杆压缩机热力性能的定量影响进行了试验研究。通过试验得出了容积效率、绝热效率和比功率等随转速、排气压力、油气体积比变化的一般规律。研究结果表明，转速对压缩机性能影响不明显，从1500r／min变化到3000r／min的范围内，绝热效率变化不到5％；油气体积比为1％左右时性能较好，试验用压缩机喷油量设计偏小；低速高压时压缩机性能较差，喷油量很少时性能恶化；试验用单螺杆压缩机喷油管路和喷油孔口大小设计不合理，设计工况下油气比并未达到最佳值，需要进一步改进。

对存在严重振动问题的某天然气压缩机的进气管路进行了气流脉动和管道振动分析,提出了管路调整措施。通过气流脉动分析,得到了气柱共振频率及其对应的转速,以及出现最大压力脉动幅值的转速和管路位置;通过管道振动分析,获得了管路结构模态和激发响应,从而了解引起管道结构共振的固有频率和激发响应下的最大振动位移。对改造前后的管路进行了比较分析,结果表明：改造后的管路气流脉动最大幅值从17.65%降低到11.38%,最低结构固有频率从2.6Hz提高到12.2Hz,最大振动幅值从0.393mm减少到0.117mm。改造后的管路在实际运行中,380 r/m in时测得最大振动幅值从0.4mm减少到0.1mm,表明调整措施是合理的。

研制了一台双作用滑片膨胀机,搭建了以空气为介质的膨胀机性能试验台,对所研制的滑片膨胀机热力性能进行了测试,对影响膨胀机性能的主要因素进行了定量分析。试验结果表明：容积效率随膨胀机的转速增加而增大,在1000 r/min之后基本保持在35%左右;当进、排气压力差不变时,膨胀机输出功随压比增大而增大,当压差不变时,存在最佳压比使绝热效率达到最大值26%;在进、排气压力不变时,随着转速的增加绝热效率在900 r/min会出现最优值28%。进一步分析表明,泄漏和摩擦损失是影响膨胀机效率的关键因素。

介绍了一种新型商用跨临界CO2循环压缩机，并对此压缩机的关键部件，如壳体和连杆的设计及其应力分布进行分析，同时对压缩机内的油路进行设计，保证压缩机内油压平衡。在自行设计的跨临界CO2压缩机性能测试试验台对跨临界CO2压缩机及其热泵系统进行了系列实验研究，根据实验数据拟合出压缩机的等熵效率和容积效率公式。研究结果表明，在吸气压力为4.0MPa，气冷器排气温度为25℃工况时，压缩机制热量在58-65kW之间，制冷量在49-52kW之间。跨临界CO2热泵系统在按照“一次加热”方式进行实验时，名义工况下出水温度分别为55℃和85℃时，热泵系统制热系数COPh分别为3.46和2.82。系统性能系数随着气体冷却器出水温度的升高而降低，但却随着蒸发器进水温度的升高而升高。冷却水进水温度越高，热泵系统效率越低，因此热泵热水器系统更适于“一...

传统的压缩机管路气流脉动分析没有考虑阀腔容积的影响,使得计算的压力脉动偏高,部分气柱固有频率信息与实际不符。本文通过将阀腔等效为＂管—容—管＂单元模型,对现有气流脉动模拟模型进行了改进。利用改进后的模型对1台空气压缩机排气管路内的气流脉动进行了模拟计算,并搭建试验台对计算结果进行了验证试验。研究结果表明：利用改进模型计算得到的气柱固有频率与实测值最大误差由改进前的13.5%降至1.08%;管路中压力脉动幅值与实测值之间的偏差由改进前的106.99%降至5.65%,而且改进后的波形与实测波形变化趋势吻合程度明显改善。

压缩机气阀的设计涉及到很多设计要素,各要素之间相互耦合,影响着气阀设计的成败。如果只针对气阀的某个要素分别进行研究,这样局部零部件的优化设计未必使得气阀整体性能得到提高。因此,本文应用公理设计理论,以吸气阀为例,将阀片和相关的阀孔及阀座作为一个组件进行设计,系统地分析气阀的功能需求,并映射出与之相对应的设计参数,经独立公理和信息最少公理优化后得到最终的CAD模型,通过样机测试后证明是可靠有效的。这种设计方法可以在设计初期就预测出设计的结果,并选择合理的设计方案,为气阀的优化设计提供了一种可行的方法。

活塞环是压缩机中的主要易损件之一。针对无油润滑活塞环组的快速失效问题,搭建了测量活塞环组间压力分布的试验台,得到了活塞环组内部各道环载荷分布规律,揭示了各活塞环非均匀磨损失效过程及其主要影响因素。研究结果指出,活塞环开口间隙相同时,无论密封压差及压比大小,各环间压力分布都严重不均,第一道活塞环承受75%以上的压差,这是引起不均匀磨损从而导致快速失效的根源;通过设计不同切口大小的活塞环等措施,可以改善各环间压力分布,使其均匀化,即可使各环磨损均匀,从而提高整个环组寿命;各活塞环并不是同步起作用,需要一定的压差才能使活塞环开始工作;吸气压力增大时最后一道环承受的压差增大,但第一道环仍然承受大部分压差。

针对CO2跨临界循环压缩机工作压力大、吸排气压差大的特点，将惯性力施加到每个单元体的质心用以将活塞的瞬时受力状态转化为等效的静应力状态进行有限元分析。根据有限元分析结果计算活塞危险点的疲劳安全系数，找出活塞的疲劳危险点。计算结果与试验结果相对比，计算所得疲劳安全系数不合格区域与试验损坏区域相符合，证明此方法可以有效地对CO2活塞压缩机活塞进行疲劳安全设计。