離心式制冷壓縮機(jī)一、離心式制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造與工作原理

離心式制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造和工作原理與離心式鼓風(fēng)機(jī)極為相似。但它的工作原理與活塞式壓縮機(jī)有根本的區(qū)別，它不是利用汽缸容積減小的方式來提高汽體的壓力，而是依靠動能的變化來提高汽體壓力。離心式壓縮機(jī)具有帶葉片的工作輪，當(dāng)工作輪轉(zhuǎn)動時，葉片就帶動汽體運(yùn)動或者使汽體得到動能，然后使部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能從而提高汽體的壓力。這種壓縮機(jī)由于它工作時不斷地將制冷劑蒸汽吸入，又不斷地沿半徑方向被甩出去，所以稱這種型式的壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)。其中根據(jù)壓縮機(jī)中安裝的工作輪數(shù)量的多少，分為單級式和多級式。如果只有一個工作輪，就稱為單級離心式壓縮機(jī)，如果是由幾個工作輪串聯(lián)而組成，就稱為多級離心式壓縮機(jī)。在空調(diào)中，由于壓力增高較少，所以一般都是采用單級，其它方面所用的離心式制冷壓縮機(jī)大都是多級的。單級離心式制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造主要由工作輪、擴(kuò)壓器和蝸殼等所組成，如圖5—9所示。

壓縮機(jī)工作時制冷劑蒸汽由吸汽口軸向進(jìn)入吸汽室，并在吸汽室的導(dǎo)流作用引導(dǎo)由蒸發(fā)器(或中間冷卻器)來的制冷劑蒸汽均勻地進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的工作輪3(工作輪也稱葉輪，它是離心式制冷壓縮機(jī)的重要部件，因?yàn)橹挥型ㄟ^工作輪才能將能量傳給汽體)。汽體在葉片作用下，一邊跟著工作輪作高速旋轉(zhuǎn)，一邊由于受離心力的作用，在葉片槽道中作擴(kuò)壓流動，從而使汽體的壓力和速度都得到提高。由工作輪出來的汽體再進(jìn)入截面積逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器4(因?yàn)槠w從工作輪流出時具有較高的流速，擴(kuò)壓器便把動能部分地轉(zhuǎn)化為壓力能，從而提高汽體的壓力)。汽體流過擴(kuò)壓器時速度減小，而壓力則進(jìn)一步提高。經(jīng)擴(kuò)壓器后汽體匯集到蝸殼中，再經(jīng)排氣口引導(dǎo)至中間冷卻器或冷凝器中。

二、離心式制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)與特性

離心式制冷壓縮機(jī)與活塞式制冷壓縮機(jī)相比較，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)單機(jī)制冷量大，在制冷量相同時它的體積小，占地面積少，重量較活塞式輕5～8倍。

(2)由于它沒有汽閥活塞環(huán)等易損部件，又沒有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，因而工作可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、操作簡單、維護(hù)費(fèi)用低。

(3)工作輪和機(jī)殼之間沒有摩擦，無需潤滑。故制冷劑蒸汽與潤滑油不接觸，從而提高了蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱性能。

(4)能經(jīng)濟(jì)方便的調(diào)節(jié)制冷量且調(diào)節(jié)的范圍較大。

(5)對制冷劑的適應(yīng)性差，一臺結(jié)構(gòu)一定的離心式制冷壓縮機(jī)只能適應(yīng)一種制冷劑。

(6)由于適宜采用分子量比較大的制冷劑，故只適用于大制冷量，一般都在25～30萬大卡／時以上。如制冷量太少，則要求流量小，流道窄，從而使流動阻力大，效率低。但近年來經(jīng)過不斷改進(jìn)，用于空調(diào)的離心式制冷壓縮機(jī)，單機(jī)制冷量可以小到10萬大卡／時左右。式中：V—葉輪吸入蒸汽的容積流量（m3/s）

υ1υ2——分別為葉輪入口和出口處的蒸汽比容（m3/kg）

A2、U2—葉輪外緣出口面積(m2)與圓周速度(m/s)

β—葉片安裝角

由上式可見，理論能量頭W與壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度及葉輪吸入蒸汽容積流量有關(guān)。對于結(jié)構(gòu)一定、轉(zhuǎn)速一定的壓縮機(jī)來說，U2、A2、β皆為常量，則理論能量頭W僅與流量V、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度有關(guān)。

按照離心式制冷壓縮機(jī)的特性，宜采用分子量比較大的制冷劑，目前離心式制冷機(jī)所用的制冷劑有F—11、F—12、F—22、F—113和F—114等。我國目前在空調(diào)用離心式壓縮機(jī)中應(yīng)用得最廣泛的是F—11和F—12，且通常是在蒸發(fā)溫度不太低和大制冷量的情況下，選用離心式制冷壓縮機(jī)。此外，在石油化學(xué)工業(yè)中離心式的制冷壓縮機(jī)則采用丙烯、乙烯作為制冷劑，只有制冷量特別大的離心式壓縮機(jī)才用氨作為制冷劑。

三、離心式制冷壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)

離心式制冷壓縮機(jī)和其它制冷設(shè)備共同構(gòu)成一個能量供給與消耗的統(tǒng)一系統(tǒng)。制冷機(jī)組在運(yùn)行時，只有當(dāng)通過壓縮機(jī)的制冷劑的流量與通過設(shè)備的流量相等時，以及壓縮機(jī)所產(chǎn)生的能量頭與制冷設(shè)備的阻力相適應(yīng)時，制冷系統(tǒng)的工況才能保持穩(wěn)定。但是制冷機(jī)的負(fù)荷總是隨外界條件與用戶對冷量的使用情況而變化的，因此為了適應(yīng)用戶對冷負(fù)荷變化的需要和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就需要根據(jù)外界的變化對制冷機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)，離心式制冷機(jī)組制冷量的調(diào)節(jié)有：1°改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速；2°采用可轉(zhuǎn)動的進(jìn)口導(dǎo)葉；3°改變冷凝器的進(jìn)水量；4°進(jìn)汽節(jié)流等幾種方式，其中最常用的是轉(zhuǎn)動進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)和進(jìn)汽節(jié)流兩種調(diào)節(jié)方法。

所謂轉(zhuǎn)動進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，就是轉(zhuǎn)動壓縮機(jī)進(jìn)口處的導(dǎo)流葉片以使進(jìn)入到葉輪去的汽體產(chǎn)生旋繞，從而使工作輪加給汽體的動能發(fā)生變化來調(diào)節(jié)制冷量。所謂進(jìn)汽節(jié)流調(diào)節(jié)，就是在壓縮機(jī)前的進(jìn)汽管道上安裝一個調(diào)節(jié)閥，如要改變壓縮機(jī)的工況時，就調(diào)節(jié)閥門的大小，通過節(jié)流使壓縮機(jī)進(jìn)口的壓力降低，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)制冷量。離心式壓縮機(jī)制冷量的調(diào)節(jié)最經(jīng)濟(jì)有效的方法就是改變進(jìn)口導(dǎo)葉角度，以改變蒸汽進(jìn)入葉輪的速度方向(C1U)和流量V。但流量V必須控制在穩(wěn)定工作范圍內(nèi)，以免效率下降。單級離心式制冷壓縮機(jī)的工作原理：

單級離心式制冷壓縮機(jī)的工作原理與活塞式制冷壓縮機(jī)有根本的區(qū)別，單級離心式制冷壓縮機(jī)不是利用活塞在汽缸中壓縮制冷劑蒸氣使其容積減小的方式來提高其壓力，而是依靠制冷劑蒸氣本身的動能變化來提高其壓力。帶有后彎式葉片的工作輪（葉輪）緊裝在軸上，工作輪是離心式壓縮機(jī)的重要部件，因?yàn)橹挥型ㄟ^它才能將能量傳給制冷劑蒸氣。為了防止漏氣，軸和機(jī)體之間有良好的軸封。機(jī)體上裝有固定的由葉片構(gòu)成的擴(kuò)壓器。從軸中心來看機(jī)體，它具有蝸牛殼的形狀，幫稱它為蝸殼。單級離心式制冷壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣吸入口在軸中心的位置，而壓出口則在蝸殼的切線方向。

單極離心式制冷壓縮機(jī)開動時（一般用電動機(jī)帶動），工作輪就高速成旋轉(zhuǎn)，后彎式葉片通道內(nèi)的制冷劑蒸氣獲得動能也作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于制冷劑蒸氣本身的慣性離心力作用，它就不斷地沿工作輪外緣的切線方向流出，流經(jīng)擴(kuò)壓器而入蝸殼，然后由壓出口排出。由于擴(kuò)壓器是一個橫截面逐漸擴(kuò)大的環(huán)形通道，所以當(dāng)制冷劑蒸氣流過時，流速降低，壓力提高，變即為動能減少、靜壓能增加。當(dāng)制冷劑蒸氣由擴(kuò)壓器進(jìn)入蝸殼內(nèi)，由于蝸殼的截面積變隨氣流方向而逐漸擴(kuò)大，因此制冷劑蒸氣流過蝸殼時，使流速進(jìn)一步降低，而壓力得到進(jìn)一步提高。顯然，擴(kuò)壓器和蝸殼均為轉(zhuǎn)能裝置。

與此同時，在工作輪中心，由于制冷劑蒸氣不斷流向