第六章

離心式制冷壓縮機(jī)7/23/20231

第一節(jié)離心式壓縮機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)離心式制冷壓縮機(jī)屬于速度型壓縮機(jī)，是一種葉輪旋轉(zhuǎn)式的機(jī)械。它是靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)氣體做功，以提高氣體的壓力。氣體的流動(dòng)是連續(xù)的，其流量比容積型制冷壓縮機(jī)要大得多。為了產(chǎn)生有效的能量轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)速必須很高。離心式制冷壓縮機(jī)的----吸氣量為0.0315m3/s，轉(zhuǎn)速為180090000r/min，吸氣溫度通常在10100℃，吸氣壓力為14700kPa，排氣壓力小于2MPa，壓力比在230之間，幾乎所有制冷劑都可采用。

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對(duì)于多級(jí)離心式制冷壓縮機(jī)，則利用彎道和回流器再將氣體引入下一級(jí)葉輪進(jìn)行壓縮。下一級(jí)1—葉輪2—擴(kuò)壓器3—彎道4—回流器B）多級(jí)壓縮機(jī)7/23/20235離心式壓縮機(jī)增速器

閉式葉輪

7/23/20236離心式制冷壓縮機(jī)特點(diǎn)①外形尺寸小、重量輕、占地面積小。②動(dòng)平衡特性好，振動(dòng)小。③磨損部件少，連續(xù)運(yùn)行周期長(zhǎng)。④傳熱性能高。⑤易于實(shí)現(xiàn)多級(jí)壓縮和節(jié)流，實(shí)現(xiàn)多種蒸發(fā)溫度。⑥能夠經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。⑦若用經(jīng)濟(jì)性高的工業(yè)汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。節(jié)能效果更好。⑧轉(zhuǎn)速較高，對(duì)軸端密封要求高。⑨當(dāng)冷凝壓力較高時(shí)會(huì)發(fā)生喘振現(xiàn)象。⑩制冷量較小時(shí)，效率較低。7/23/202372、主要零部件的結(jié)構(gòu)與作用

1）吸氣室

其作用是將從蒸發(fā)器或級(jí)間冷卻器來(lái)的氣體，均勻地引導(dǎo)至葉輪的進(jìn)口；為減少氣流的擾動(dòng)和分離損失，吸氣室沿氣體流動(dòng)方向的截面一般做成漸縮形。7/23/202382）進(jìn)口導(dǎo)流葉片

導(dǎo)流葉片可用來(lái)調(diào)節(jié)制冷量，當(dāng)導(dǎo)流葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，改變了進(jìn)入葉輪的氣流流動(dòng)方向和氣體流量的大小。7/23/202393）葉輪

閉式b)半開(kāi)式

葉輪加工比較復(fù)雜，精度要求高。當(dāng)使用氟利昂制冷劑時(shí)，通常用鑄鋁葉輪。7/23/202310半開(kāi)式葉輪

7/23/2023114）擴(kuò)壓器

5）彎道和回流器

將氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ艿墓潭ú考?，氣體流過(guò)擴(kuò)壓器時(shí)，速度逐漸降低，壓力逐漸升高。

彎道和回流器是為了把由擴(kuò)壓器流出的氣體引導(dǎo)至下一級(jí)葉輪。7/23/2023126）蝸殼

蝸殼的作用是把從擴(kuò)壓器或葉輪中（沒(méi)有擴(kuò)壓器時(shí)）流出的氣體匯集起來(lái)，排至冷凝器或中間冷卻器。a)蝸殼前為擴(kuò)壓器b)蝸殼前為葉輪c)不對(duì)稱(chēng)內(nèi)蝸殼7/23/2023137）密封

迷宮式密封機(jī)械密封油封

7/23/202314二、壓縮機(jī)總體結(jié)構(gòu)實(shí)例

常用型式結(jié)構(gòu)示意圖：a）全封閉式b）半封閉式

7/23/202315C）空調(diào)用開(kāi)啟式d）低溫用開(kāi)啟式

7/23/202316空調(diào)用單級(jí)離心式制冷壓縮機(jī)縱剖面圖1—導(dǎo)葉電動(dòng)機(jī)2—進(jìn)口導(dǎo)葉3—增速齒輪4—電動(dòng)機(jī)5—油加熱管6—葉輪7/23/202317ALT250-36/-20型氨離心式制冷壓縮機(jī)7/23/202318第二節(jié)空調(diào)用離心式制冷裝置一、離心式制冷循環(huán)和其它壓縮式制冷裝置一樣，離心式制冷循環(huán)是由蒸發(fā)、壓縮、冷凝和節(jié)流四個(gè)熱力狀態(tài)過(guò)程組成。圖6-15為一單級(jí)半封閉離心式制冷機(jī)組的制冷循環(huán)示意圖。

二、離心式制冷裝置離心式制冷裝置主要是由離心式制冷壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置、潤(rùn)滑系統(tǒng)、進(jìn)口低于大氣壓時(shí)用的抽氣回收裝置、進(jìn)口高于大氣壓時(shí)用的泵出系統(tǒng)、能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及安全保護(hù)裝置等組成。7/23/202319

離心式制冷循環(huán)

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離心式制冷裝置

1）潤(rùn)滑系統(tǒng)

葉輪與機(jī)殼無(wú)直接接觸摩擦，無(wú)需潤(rùn)滑。但其他運(yùn)動(dòng)摩擦部位則不然，即使短暫缺油，也將導(dǎo)致燒壞，因此離心式制冷機(jī)組必須帶有潤(rùn)滑系統(tǒng)。7/23/2023212）抽氣回收裝置

一般有“有泵”和“無(wú)泵”兩種型式。

有泵：

它由抽氣泵（小型活塞式壓縮機(jī)）、油分離器、回收冷凝器、再冷器、差壓開(kāi)關(guān)、過(guò)濾干燥器、節(jié)流器、電磁閥等組成。

由于壓縮機(jī)進(jìn)口處于真空狀態(tài)，不凝性氣體會(huì)滲透到機(jī)組中，引起冷凝器內(nèi)部壓力的急劇升高，導(dǎo)致制冷效果下降，功耗增加。7/23/202322

混合氣體21412

液體910蒸發(fā)器氣/p>

排出。

用抽氣泵排放冷凝器中積存的空氣和不凝性氣體。7/23/202323“無(wú)泵”型抽氣回收裝置

不用抽氣泵，而采用新的控制流程，自動(dòng)排放冷凝器中積存的空氣和不凝性氣體，達(dá)到與有泵裝置等同的效果。

它是利用冷凝器和蒸發(fā)器的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)抽氣回收的7/23/202324

該裝置主要由回收冷凝器、干燥器、過(guò)濾器、差壓繼電器、壓力繼電器及若干操作閥等組成。從冷凝器17上部通過(guò)閥6、過(guò)濾器16進(jìn)入回收冷凝器11的混合氣體，經(jīng)雙層盤(pán)管冷卻后，混合氣體中的制冷劑在一定的飽和壓力下被冷凝液化，經(jīng)閥2進(jìn)入干燥器10吸水后，通過(guò)閥7回到蒸發(fā)器18。廢氣則通過(guò)閥4由排氣口排至大氣。7/23/202325來(lái)自高位油箱的油，經(jīng)三通電磁閥1，干燥過(guò)濾器2進(jìn)入回收冷凝器9，由于油壓的作用，油面上升，壓縮上部的不凝性氣體，并借助這個(gè)壓力推動(dòng)壓力開(kāi)關(guān)，打開(kāi)排氣電磁閥5，經(jīng)單向閥6把不凝性氣體排入大氣。7/23/202326第三節(jié)離心式制冷機(jī)組的特性曲線及能量調(diào)節(jié)一、離心式制冷機(jī)組的特性曲線1.離心式制冷壓縮機(jī)的特性曲線對(duì)于一般離心式壓縮機(jī)，為了較清晰地反映其特性，通常在某一轉(zhuǎn)速情況下，將排氣壓力和氣體流量的關(guān)系用曲線表示。對(duì)于離心式制冷壓縮機(jī)，冷凝壓力對(duì)應(yīng)于一定的冷凝溫度，氣體流量對(duì)應(yīng)于一定的制冷量。因此，制冷壓縮機(jī)的特性可用制冷量與冷凝溫度（或冷凝溫度與蒸發(fā)溫度的溫差）的關(guān)系曲線表示。也即，制冷壓縮機(jī)的特性曲線與一般壓縮機(jī)的區(qū)別，在于它和冷凝器、蒸發(fā)器的運(yùn)行情況有關(guān)。圖6-20為某空調(diào)用離心式制冷壓縮機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線。7/23/202327

當(dāng)冷凝溫度不變時(shí)，制冷量Q0隨蒸發(fā)溫度t0的升高而增大；當(dāng)蒸發(fā)溫度不變時(shí)，制冷量Q0隨冷凝溫度tk的升高而下降。

壓縮機(jī)的特性曲線：

7/23/2023282.冷凝器和蒸發(fā)器的特性曲線冷凝溫度tk與制冷量Q0之間的關(guān)系：蒸發(fā)溫度t0與制冷量Q0的關(guān)系：

冷凝溫度隨著Q0的增加而升高

蒸發(fā)溫度t0隨Q0的增加而降低

7/23/2023293.壓縮機(jī)與制冷設(shè)備的聯(lián)合工作特性曲線

機(jī)組的平衡工況應(yīng)該是壓縮機(jī)特性曲線與冷凝器特性曲線的交點(diǎn)點(diǎn)A為壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作點(diǎn)

點(diǎn)K為喘振工況點(diǎn)其它各點(diǎn)、線意義？7/23/202330當(dāng)冷凝器冷卻水進(jìn)水量減小到一定程度時(shí)壓縮機(jī)的流量變得很小，壓縮機(jī)流道中出現(xiàn)嚴(yán)重的氣體脫流，壓縮機(jī)的出口壓力突然下降。由于壓縮機(jī)和冷凝器聯(lián)合工作，而冷凝器中氣體的壓力并不同時(shí)降低，于是冷凝器中的氣體壓力反大于壓縮機(jī)出口處的壓力，造成冷凝器中的氣體倒流回壓縮機(jī)，直至冷凝器中的壓力下降到等于壓縮機(jī)出口壓力為止。這時(shí)壓縮機(jī)又開(kāi)始向冷凝器送氣，壓縮機(jī)恢復(fù)正常工作。但當(dāng)冷凝器中的壓力也恢復(fù)到原來(lái)的壓力時(shí)，壓縮機(jī)的流量又減小，壓縮機(jī)出口壓力又下降，氣體又產(chǎn)生倒流。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生周期性的氣流振蕩現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“喘振”。7/23/202331

喘振時(shí)，壓縮機(jī)周期性地發(fā)生間斷的吼響聲，整個(gè)機(jī)組出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動(dòng)。冷凝壓力、主電動(dòng)機(jī)電流發(fā)生大幅度的波動(dòng)，軸承溫度很快上升，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞整臺(tái)機(jī)組。因此，在運(yùn)行中必須采取一定的措施，防止喘振現(xiàn)象的發(fā)生。

由于季節(jié)的變化，冷水機(jī)組工況范圍變化的幅度較大。因此，擴(kuò)大工況范圍，特別是減小喘振工況點(diǎn)的流量，是目前改善離心式制冷機(jī)組性能的關(guān)鍵之一。7/23/202332二、離心式制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)離心式制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)，決定于用戶(hù)熱負(fù)荷大小的改變。一般情況下，當(dāng)制冷量改變時(shí)，要求保持從蒸發(fā)器流出的載冷劑溫度tS2為常數(shù)（這是由用戶(hù)給定的），而這時(shí)的冷凝溫度是變化的。改變壓縮機(jī)及換熱器參數(shù)可對(duì)機(jī)組的能量進(jìn)行調(diào)節(jié)，為防止發(fā)生喘振，還必須有防喘振措施。1.壓縮機(jī)對(duì)機(jī)組能量的調(diào)節(jié)（1）進(jìn)氣節(jié)流調(diào)節(jié)就是在蒸發(fā)器和壓縮機(jī)的連接管路上安裝一節(jié)流閥，通過(guò)改變節(jié)流閥的開(kāi)度，使氣流通過(guò)節(jié)流閥時(shí)產(chǎn)生壓力損失，從而改變壓縮機(jī)的特性曲線，達(dá)到調(diào)節(jié)制冷量的目的。7/23/202333（2）采用可調(diào)節(jié)進(jìn)口導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)在葉輪進(jìn)口前裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)口導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)入葉輪的氣流產(chǎn)生預(yù)定方向的旋繞，即進(jìn)口氣流產(chǎn)生所謂的預(yù)旋。利用進(jìn)氣預(yù)旋，在轉(zhuǎn)速不變的情況下改變壓縮機(jī)的特性曲線，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組能量的調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方法，被廣泛應(yīng)用在單級(jí)或雙級(jí)的空調(diào)用離心式制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)上。采用這種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)，有時(shí)可使單級(jí)離心式制冷機(jī)組的能量減少到10%。圖6-22所示為空調(diào)用制冷機(jī)組中進(jìn)口導(dǎo)流葉片自動(dòng)能量調(diào)節(jié)的示意圖。7/23/202334采用可調(diào)節(jié)進(jìn)口導(dǎo)流葉片進(jìn)行調(diào)節(jié)

7/23/202335(3)改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

用汽輪機(jī)或可變轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)時(shí)，可改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方法最經(jīng)濟(jì)。

每個(gè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n（n1n2n3）有不同的溫度曲線工作點(diǎn)將隨之改變，從而達(dá)到調(diào)節(jié)機(jī)組能量的目的。7/23/2023