制冷压缩机是制冷关键,常用的五大制冷压缩机各有什么优缺点?
所谓压缩机(compressor),是将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械,是制冷系统的心 脏。
什么是制冷压缩机?
制冷压缩机包括两方面的含义:首先是制冷机,其次是压缩机。
所谓制冷机,就是把热量从低温物体转移到高温物体的机器。按热力学第二定律,热量只能自发地从高温物体转移到低温物体,要想把热量从低温物体转移到高温物体,则必须为其转移提供能量。制冷机就正是提供这个能量的设备。
第二层含义是压缩机,是指通过对气体的压缩来实现其功能的机器。
制冷压缩机在制冷循环中的作用?
常用的制冷循环有蒸汽压缩式、吸收式等。这里所说的制冷循环是指蒸汽压缩式制冷循环。
蒸汽压缩式制冷循环的四大件为压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器。如书中图一所示。上述四大件用管道联结成一个封闭的制冷系统,制冷剂在这个封闭系统中周而复始地循环,不断的从环境中吸收热量。
制冷压缩机主要采用三种技术
活塞制冷压缩机是市面上最常见的压缩机,可以在所有配置(开放式、全封闭式和半封闭式)以及所有功率级别(从最低到最高)中找到它们。 活塞制冷压缩机需要持续润滑,并且对入口液体的存在非常敏感,这会导致阀门损坏。 与其他技术相比,活塞制冷压缩机更紧凑,价格也更便宜,但其技术也最不强大。
在螺杆制冷压缩机中,制冷剂被高速旋转的螺旋螺杆压缩。 有两种配置:单螺杆压缩机和双螺杆压缩机。 这种制冷压缩机可提供出色的输出 ,功率范围在20至1200千瓦之间。 螺杆压缩机也有 很好的产品寿命,非常可靠 ,但必须正确润滑,以确保运动部件之间的密封,降低噪音并冷却制冷剂。 在其缺点中,可以注意到,螺杆制冷压缩机比活塞制冷压缩机更昂贵,占用的空间也更大。
螺旋制冷压缩机,又称涡旋制冷压缩机,由两个螺旋形的滚筒组成。 其中一个螺旋是固定的,而另一个螺旋跟踪偏心和轨道运动,并不旋转,从而使制冷剂移动到旋的中心,同时减小了螺旋的体积。 与活塞制冷压缩机相比,螺旋制冷压缩机的主要优点是减少了部件数量,这意味着 性能更好。 这种类型的压缩机对其发动机施加的扭矩变化较小,从而提高了可靠性,同时对入口液体的存在也不太敏感。 它的功率有限(40-50kW),但可以将多个压缩机并联使用以获得 更高的功率,最高可达300-400kW。 螺旋制冷压缩机比活塞制冷压缩机更安静,在许多空调系统和现在的冰箱中都有应用。
五大制冷压缩机的应用与优缺点解析
半封活塞制冷压缩机
目前冷库及冷冻冷藏市场使用比较多的是半封闭活塞式压缩机(商用制冷空调也有用,只是现在相对用的少)。半封闭活塞式冷库压缩机一般采用四极电动机驱动,其额定功率一般在60—600KW之间。气缸数为2--8个,最多12个。
优点:
1、结构简单,制造技术很成熟;
2、对加工材料和加工工艺要求比较低;
3、容易实现高压缩比,因此它适应性强,能用于非常广泛的压力范围;
4、装置系统比较简单,能适用于较广的压力范围和制冷量的要求。
缺点:
1、形体大而重;
2、具有较大的噪声和振动;
3、难以实现高转速;
4、气体脉动较大;
5、易损件多、怕液击。
转子制冷压缩机:
转子制冷压缩机是全封闭,一般用于家用空调或小型制冷设备中 ,压缩机制冷能力不高,在3KW\x7e~15KW。
优点:
1、结构简单,体积小,重量轻。尺寸紧凑;
2、无吸气阀,转速较高,并且振动小,运转平稳;
3、适用于变速运行,变速比可达10:1;
缺点:
1、系统清洁度要求高,加工精度要求较高;
2、滑片与气缸壁面之间的泄漏、摩擦和磨损较大,性能下降明显;
3、单转子压缩机在低转速时的转速不均匀度增加;
涡旋制冷压缩机:
涡旋式制冷压缩机目前主要以全封闭结构为主,主要应用于空调(热泵),热泵热水,冷冻冷藏等领域。配套的下游产品有:家用空调机,多联机,模块机,小型水地源热泵等。目前涡旋式制冷压缩机有厂家单台能做到20~30HP。
优点:
1、没有往复运动机构,所以结构简单、体积小、重量轻、零件少(特别是易损件少),可靠性高;
2、力矩变化小,平衡性高,振动小,运转平稳,整机振动小;
3、在其适应的制冷量范围内具有较高的效率和变频调速技术;
4、涡旋式压缩机无余隙容积,能保持高容积效率运行
4、噪音低,稳定性好、安全性高,相对来说不易液击。
缺点:
1、精度要求高,形位公差都在微米级;
2、无排气阀,变工况性能欠佳;
3、工作腔不易实施外部冷却,压缩过程的热量难排出,因此只能够压缩绝热指数小的气体或者内冷却;
4、大排量涡旋压缩机难实现。受齿高限制,排量大直径大,不平衡旋转质量增大。
螺杆制冷压缩机:
螺杆式压缩机可分为无单螺杆式压缩机及双螺杆式压缩机。现广泛地应用在冷冻冷藏、暖通空调和化工工艺等制冷装置上。输入功率范围已发展到8--1000KW,其研究和开发领域十分广泛,性能优化潜力大。
优点:
1、零部件少,易损件少,可靠性高,运转平稳安全,振动小;
2、部分负荷的效率较高,不易出现液击,对液击不敏感;
3、具有强制输气的特点工况适应性强;
4、可进行无级调节。
缺点:
1、价格昂贵,机体零部件加工精度较高;
2、压缩机运行时噪声高;
3、螺杆压缩机只能适用于中、低压范围,不能用于高压场合;
4、由于喷油量大,油处理系统复杂,故机组附属设备多。
离心制冷压缩机:
离心压缩机制冷能力大,适用于大型中央空调系统及石化工业使用,多用于大型建筑空调调节或制冷需求。
优点:
1、在相同冷量的情况下,特别是在大容量时,与往复式压缩机组相比,省去了庞大的油分装置,机组的重量及尺寸较小,占地面积小;
2、离心式压缩机结构简单紧凑,运动件少,工作可靠,经久耐用,运行费用低,容易实现多级压缩和多种蒸发温度,容易实现中间冷却;
3、离心机组中混入的润滑油极少,对换热器的传热效果影响较小,机组具有较高的效率;
4、输气量大,转速高,供气均匀,消除了气体带油的缺点;
缺点:
1、不适合于小流量场合,单级压比低,为了得到较高压比需采用多级叶轮,一般还要用增速齿轮;
2、喘振是离心式压缩机固有缺点,同一台机组工况不能有大的变动,适用的范围比较窄;
3、离心压缩机只能在设计工况下工作时才能获得最高效率,容易喘振
4、操作适应性差,气体流速大,摩擦阻力大,效率低;
5、压缩出口温度比较高,换热面积,容易受到压缩介质温度、压力、组成的变化的影响。
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