發(fā)布時(shí)間:2012-03-21信息來(lái)源:作者:點(diǎn)擊數(shù):7013
制冷壓縮機(jī)小型制冷設(shè)備選用
1.制冷壓縮機(jī)是制冷設(shè)備中關(guān)鍵配件,一般情況下小型制冷設(shè)備選用全封閉制冷壓縮機(jī)也有選用半封閉的,中型制冷設(shè)備選用半封閉制冷壓縮機(jī),大型制冷設(shè)備選用半封閉并聯(lián)制冷壓縮機(jī)組或螺桿式壓縮機(jī)。
2.全封閉制冷壓縮機(jī)有活塞式和渦旋式。
3.半封閉制冷壓縮機(jī)有活塞式和螺桿式。
4.小型制冷設(shè)備的制冷壓縮機(jī)與冷凝器等配件組裝在一起稱(chēng)作制冷機(jī)組,制冷機(jī)組有水冷機(jī)組和風(fēng)冷機(jī)組之分。小型以風(fēng)冷制冷設(shè)備為首選, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、易安裝、操作方便、附屬設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn),這種制冷設(shè)備是比較常用的,水冷卻的制冷設(shè)備可用于所有的大、中、小制冷系統(tǒng)中。
根據(jù)制冷壓縮機(jī)的工作原理,可分為容積型和速度型兩大類(lèi)。
在容積型壓縮機(jī)中,氣體壓力靠可變?nèi)莘e被強(qiáng)制縮小來(lái)提高,常用的容積型壓縮機(jī)有往復(fù)式活塞壓縮機(jī)、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)及滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)。
在速度型壓縮機(jī)中,氣體壓力的提高是由氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)。常用的速度型壓縮機(jī)有離心式壓縮機(jī)。
制冷壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的核心耗能部件,提高制冷系統(tǒng)效率的最直接有效手段是提高壓縮機(jī)的效率,它將帶來(lái)系統(tǒng)能耗的顯著降低。同時(shí)這樣還能避免僅在系統(tǒng)上采取措施(如一味加大換熱器面積等)所造成的材料消耗的大量增加。隨著世界上能源緊缺形勢(shì)的日益嚴(yán)重,各個(gè)國(guó)家越來(lái)越重視節(jié)能工作、對(duì)耗能產(chǎn)品的效率提出了越來(lái)越高的要求。由于各種損失諸如摩擦、泄漏、有害傳熱、電機(jī)損失、流動(dòng)阻力、噪聲振動(dòng)等的存在,壓縮機(jī)工作時(shí)實(shí)際效率遠(yuǎn)低于理論效率。因此,從理論上講,任何能夠降低任意一種損失的措施都能夠提高壓縮機(jī)的效率。這一客觀(guān)事實(shí)導(dǎo)致了對(duì)壓縮機(jī)的節(jié)能研究范圍廣、方向?qū),研究課題與研究成果多種多樣。 國(guó)際上對(duì)壓縮機(jī)的節(jié)能研究工作主要集中在幾個(gè)方面:研究潤(rùn)滑特性、壓縮機(jī)軸承部位的摩擦特性以降低摩擦功耗、提高壓縮機(jī)效率;降低泄漏損失以提高壓縮機(jī)的效率;采用變頻或變?nèi)菁夹g(shù)通過(guò)制冷系統(tǒng)的出力與用戶(hù)負(fù)荷的最佳匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能,有關(guān)這方面的內(nèi)容特別是變頻技術(shù)已相對(duì)較為成熟且廣為人知。氣閥的研究是一個(gè)古老的課題但也是一個(gè)永恒的課題,改進(jìn)氣閥的設(shè)計(jì)以提高壓縮機(jī)效率的研究永無(wú)止境也永有收獲。這方面的研究非常之多,從氣閥材料、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、結(jié)構(gòu)優(yōu)化到適用理論、測(cè)試方法等包羅萬(wàn)象。總之,關(guān)于壓縮機(jī)節(jié)能方面的研究已成為制冷行業(yè)的一個(gè)首要熱點(diǎn)問(wèn)題。
容積型制冷壓縮機(jī).
容積型壓縮機(jī)是全封閉制冷壓縮機(jī)靠工作腔容積的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)吸汽、壓縮、排汽等過(guò)程。屬于這類(lèi)壓縮機(jī)的有往復(fù)式壓縮機(jī)和回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。速度型壓縮機(jī)是靠高速旋轉(zhuǎn)的T作I1"輪對(duì)蒸氣做功,壓力升高,并完成輸送蒸氣的任務(wù)。屬于這類(lèi)壓縮機(jī)的有離心式和軸流式壓縮機(jī),常用的是離心式壓縮機(jī)。 它應(yīng)用比較廣泛,制造技術(shù)成熟,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且對(duì)加工材料和加工lT藝要求較低,造價(jià)比較低,適應(yīng)性強(qiáng),能適應(yīng)廣闊的壓力范圍和制冷量要求,可維修性強(qiáng)。 缺點(diǎn):無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速,機(jī)器大而重,不容易實(shí)現(xiàn)輕量化,排氣不連續(xù),氣流容易出現(xiàn)波動(dòng),而且工作時(shí)有較大的振動(dòng)。由于曲軸連桿式壓縮機(jī)的上述特點(diǎn),已經(jīng)很少有小排量壓縮機(jī)采用這種結(jié)構(gòu)形式,曲軸連桿式壓縮機(jī)大多應(yīng)用在客車(chē)和卡車(chē)的大排量空調(diào)系統(tǒng)中。
螺桿式制冷壓縮機(jī)
螺桿式壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)式容積式壓縮機(jī)。它利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來(lái)完成蒸氣的吸人、壓縮和排IqJ過(guò)程。無(wú)油螺桿壓縮機(jī)在本世紀(jì)三十年代問(wèn)世,主要用于壓縮空氣。后來(lái)汽缸內(nèi)噴油的螺桿式壓縮機(jī)出現(xiàn),性能得到提高,噴油式螺桿壓縮機(jī)已是制冷壓縮機(jī)中主要機(jī)種之一。螺桿式壓縮機(jī)分為雙螺桿和單螺桿兩大類(lèi),雙螺桿壓縮機(jī)習(xí)慣上稱(chēng)為螺桿式壓縮機(jī)。
變排量制冷壓縮機(jī)
變排量壓縮機(jī)可以根據(jù)設(shè)定的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)功率輸出?照{(diào)控制系統(tǒng)不采集蒸發(fā)器m風(fēng)口的溫度信號(hào),而是根據(jù)空調(diào)管路內(nèi)壓力變化信號(hào)來(lái)控制壓縮機(jī)的壓縮比從而自動(dòng)調(diào)節(jié)m 風(fēng)口溫度。在制冷的全過(guò)程中,壓縮機(jī)始終是工作的,制冷強(qiáng)度的調(diào)節(jié)完全依賴(lài)裝在壓縮機(jī)內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)控制。當(dāng)空調(diào)管路內(nèi)高壓端壓力過(guò)高時(shí),壓力調(diào)節(jié)閥縮短壓縮機(jī)內(nèi)活塞行程以減小壓縮比,這樣就會(huì)降低制冷強(qiáng)度。當(dāng)高壓端壓力下降到一定程度,低壓端壓力上升到一定程度時(shí),壓力調(diào)節(jié)閥則增大活塞行程以提高制冷強(qiáng)度。
定排量制冷壓縮機(jī)
v的排氣量是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的提高而成比例提高的,它不能根據(jù)制冷 的需求而自動(dòng)改變功率輸 ,而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的影響比較大。它的控制一般通過(guò)采集蒸發(fā)器出風(fēng)口的溫度信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn),當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度,壓縮機(jī)停止工作;當(dāng)溫度升高后,壓縮機(jī)開(kāi)始 T二作。定排量壓縮機(jī)也受空調(diào)系統(tǒng)壓力的控制,當(dāng)管路內(nèi)壓力過(guò)高時(shí),壓縮機(jī)停止工作。
【機(jī)械原理】
開(kāi)啟活塞式壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī)在蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)中,把制冷劑從低壓提升為高壓,并使制冷劑不斷循環(huán)流動(dòng),從而使系統(tǒng)不斷將內(nèi)部熱量排放到高于系統(tǒng)溫度的環(huán)境中。制冷壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的心臟,制冷系統(tǒng)通過(guò)壓縮機(jī)輸入電能,從而將熱量從低溫環(huán)境排放到高溫環(huán)境。制冷壓縮機(jī)的能效比決定整個(gè)制冷系統(tǒng)的能效比。由于環(huán)境溫度是經(jīng)常變化的,故壓縮機(jī)大部分時(shí)間是出于部分負(fù)荷狀態(tài),因此壓縮機(jī)要具有能量調(diào)節(jié)。螺桿式壓縮機(jī)沒(méi)有活塞式壓縮機(jī)所需的氣缸,活塞、活塞環(huán)、汽缸套等易損部件,機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕,沒(méi)有余隙容積,少量液體進(jìn)入機(jī)內(nèi)時(shí)無(wú)液擊危險(xiǎn)?衫没铋y進(jìn)行10%~100%的無(wú)級(jí)能量調(diào)節(jié),適用范圍廣,運(yùn)行平穩(wěn)可靠,需檢修周期長(zhǎng),無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)(2~5)×104h。由于使用潤(rùn)滑油使機(jī)器的冷卻使用和密封性能得到改善,排氣溫度降低,即使蒸發(fā)溫度較低(-40℃)和壓縮比較高(25左右),仍然可以單級(jí)運(yùn)行,即在一定范圍內(nèi)可以代替兩級(jí)壓縮循環(huán)。但是,螺桿式制冷壓縮機(jī)的加工和裝配要求精度較高,不適宜于變工況運(yùn)行,有較大的噪音,在一般情況下,需裝置消音和隔音設(shè)備,在制冷壓縮時(shí),需要噴加潤(rùn)滑油,因而需要油泵、油冷卻器和油回收器等較多輔助設(shè)備。在壓縮機(jī)殼體外側(cè)封閉聯(lián)通一個(gè)Helmholtz共鳴器,即由Helmholtz共鳴器的腔室通過(guò)孔頸與壓縮機(jī)殼體內(nèi)部空腔相連成,以降低壓縮機(jī)腔內(nèi)受激聲學(xué)模態(tài)的幅值。將共鳴器共振頻率調(diào)制到實(shí)際壓縮機(jī)空腔的最大受激振動(dòng)模式上,會(huì)大幅降低共振峰值和導(dǎo)致響應(yīng)頻譜的顯著改變。但是這樣會(huì)影響壓縮機(jī)外觀(guān)和在冰箱中的布置,其研究結(jié)果尚未應(yīng)用于產(chǎn)品中。壓縮機(jī)作為跨臨界二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)效率及可靠性影響最大的部件,應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合二氧化碳超臨界循環(huán)具體特點(diǎn)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。CO2和氨一樣,其絕熱指數(shù)K 值較高,達(dá)1.30,這可能會(huì)使壓縮機(jī)排氣溫度偏高,但由于CO2需要的壓縮機(jī)的壓比小,因此不需要對(duì)壓縮機(jī)本身進(jìn)行冷卻。正因?yàn)榻^熱指數(shù)高,壓比小,可減小壓縮機(jī)余隙容積的再膨脹損失,使壓縮機(jī)容積效率較高。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論研究,Jurgen SUB和Horst Kruse發(fā)現(xiàn),往復(fù)式壓縮機(jī)有良好的油膜滑動(dòng)密封,成為CO2系統(tǒng)的首選。BOCK對(duì)其二氧化碳?jí)嚎s機(jī)排氣閥進(jìn)行了改進(jìn),排氣改良后的二氧化碳?jí)嚎s機(jī)效率提高了7%。剩余潤(rùn)滑油量和電機(jī)端線(xiàn)圈繞組也會(huì)導(dǎo)致同種型號(hào)成批壓縮機(jī)聲級(jí)之間存在差異(偏離聲級(jí)平均值)。通過(guò)改變殼體外部支承來(lái)增加扭轉(zhuǎn)剛度,且減小振動(dòng)面;噪聲研究的復(fù)雜性要求研究者具有較強(qiáng)的理論素質(zhì)、要求企業(yè)具有較好的技術(shù)基礎(chǔ)、并且需要較大的投資和較長(zhǎng)的時(shí)間。這方面是中國(guó)壓縮機(jī)企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)之一,基本上處于定性的實(shí)驗(yàn)研究階段,伴隨著很大的隨意性和偶然性;诃h(huán)保要求的新制冷劑的應(yīng)用也是制冷壓縮機(jī)行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題,隨著用于冰箱產(chǎn)品的R22制冷劑替代工作的結(jié)束,新制冷劑壓縮機(jī)的研究主要集中在空調(diào)行業(yè)。除了已比較成熟的R410A、R407C方面的研究外,最大的熱點(diǎn)問(wèn)題是二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的研究。由于二氧化碳系統(tǒng)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的壓臨界循環(huán)系統(tǒng),壓縮機(jī)的軸封設(shè)計(jì)要求比原有壓縮機(jī)高得多,壓縮機(jī)的軸封泄漏在一段時(shí)間內(nèi)仍將是阻礙其實(shí)用化的主要原因。
【機(jī)械研制】
制冷壓縮機(jī)研制一臺(tái)制冷壓縮機(jī)包括多方面的內(nèi)容:氣動(dòng)熱力計(jì)算、強(qiáng)度與振動(dòng)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各種材料的選擇、加工制造工藝設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)、以及驅(qū)動(dòng)型式選擇等.其中的難重點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面:
葉輪的設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)子作為制冷壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件,其核心部分為葉輪.現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外各大離心機(jī)廠(chǎng)家均采用三元流方法進(jìn)行葉輪設(shè)計(jì).三元流方法要求設(shè)計(jì)人員具備數(shù)值模擬、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、流體機(jī)械內(nèi)部流場(chǎng)理論等非常專(zhuān)業(yè)的知識(shí).國(guó)內(nèi)公司技術(shù)人員大部分不具備這些專(zhuān)業(yè)知識(shí),要設(shè)計(jì)高效的三元葉輪,只有和高?蒲袡C(jī)構(gòu)合作.高校中離心式壓縮機(jī)方面的專(zhuān)家主要有上海交大的谷傳綱教授、西安交大的王尚錦教授.谷教授長(zhǎng)期從事壓縮機(jī)方面的研究,先后主持完成6項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,在壓縮機(jī)三元流設(shè)計(jì),壓縮機(jī)組試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)及控制,系統(tǒng)防喘振等方面均有深入的研究,他所主持完成的《多級(jí)制冷壓縮機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用》項(xiàng)目獲2004年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng).王教授領(lǐng)導(dǎo)的西安交大賽爾機(jī)泵科研組,以獨(dú)具特色的“可控渦葉輪設(shè)計(jì)理論”,在石化等領(lǐng)域的機(jī)組改造中有出色的應(yīng)用.
葉輪的加工制作
以三元流理論設(shè)計(jì)的葉輪葉片形狀一般為空間曲面,葉片及葉輪的加工成型是制造的重點(diǎn),也是難點(diǎn).對(duì)于三元葉輪,常用的加工方法主要有兩種:1)三體焊形式:也就是說(shuō)輪盤(pán)、葉片、輪蓋分別加工.這種加工方法對(duì)設(shè)備要求比較簡(jiǎn)單,輪盤(pán)、輪蓋只需要車(chē)出外形就夠了.葉片加工要麻煩一些,首先要利用三坐標(biāo)機(jī)床銑出葉片模具,然后將下好料的葉片進(jìn)行熱處理,壓型得到所需的葉片形狀.最后將葉片焊接到輪盤(pán)上,再將輪蓋焊好.這樣的話(huà)需要的設(shè)備大概是三坐標(biāo)銑床、熱處理爐、油壓機(jī)以及其他所需的一些常規(guī)設(shè)備,所需投資比較低,更適合開(kāi)始做。 2)整體銑制:也就是輪盤(pán)和葉片是在一起利用多坐標(biāo)設(shè)備進(jìn)行整體銑制而得到一個(gè)半開(kāi)式葉輪.為避免干涉,目前國(guó)際上對(duì)這種葉輪的加工大都是利用五坐標(biāo)加工中心進(jìn)行.一臺(tái)五坐標(biāo)設(shè)備大概從幾百萬(wàn)到上千萬(wàn)不止,成本非常高.以加工600mm葉輪為例,國(guó)內(nèi)五軸床大概要350萬(wàn)人民幣,進(jìn)口五軸床大概要480萬(wàn)人民幣,通過(guò)四坐標(biāo)機(jī)床旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傾斜實(shí)現(xiàn)三元葉輪的四坐標(biāo)整體銑制,如果葉片稠度比較大,干涉問(wèn)題在四坐標(biāo)上就不可避免.四坐標(biāo)的設(shè)備相對(duì)比較便宜,大概100多萬(wàn)人民幣。
轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算
臨界轉(zhuǎn)速是設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)要考慮的一個(gè)重要因素,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要避開(kāi)臨界轉(zhuǎn)速,臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算一般采用普洛爾法,市場(chǎng)上有專(zhuān)門(mén)計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速的軟件,也可以自己開(kāi)發(fā)計(jì)算軟件。
防喘振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
由制冷壓縮機(jī)的工作機(jī)理可知,喘振是離心機(jī)所固有的性質(zhì),不可消除,但可通過(guò)有效途徑加以避免,離心式制冷壓縮機(jī)發(fā)生喘振的原因:流量過(guò)低及冷凝壓力過(guò)高.喘振對(duì)機(jī)組的危害相當(dāng)大,須認(rèn)真設(shè)計(jì)防喘振系統(tǒng)。
滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)
制冷壓縮機(jī)一般采用增速齒輪,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般都在5000RPM以上,都采用滑動(dòng)軸承,滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)也是研制離心機(jī)的一個(gè)重點(diǎn)。
【機(jī)械特點(diǎn)】
定排量制冷壓縮機(jī)1、絕大多數(shù)全封閉活塞式壓縮機(jī)制冷量不超過(guò)0.5KW,主要應(yīng)用于家用電冰箱/冷凍柜和小型商用制冷設(shè)備。 2、渦旋式壓縮機(jī)制冷量范圍為0.75~15KW(不包括特殊型號(hào)),并且多數(shù)在3~5KW之間,最多應(yīng)用是在小型家用空調(diào)、商用空調(diào)系統(tǒng)中。此類(lèi)壓縮機(jī)不用于零下5度的制冷工況。 3、離心式制冷壓縮機(jī)主要用于空調(diào)工況的冷水機(jī)組!4、螺桿式壓縮機(jī)單機(jī)制冷量在30kw-1500kw,可用于冷庫(kù)、人造冰場(chǎng)、冷水機(jī)組中!5、半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)用途廣泛,單機(jī)制冷量從3kw-100kw,同時(shí)可以多機(jī)頭并聯(lián)使用,因此可提供制冷量范圍從3kw-1000kw,多工況使用,既可用于制冷工況,又可以適用于空調(diào)工況。 6、開(kāi)啟活塞式制冷壓縮機(jī)只常用于冷庫(kù),極少數(shù)空調(diào)工況的冷水機(jī)組。
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