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      熙元動態
      文章來源:鄭州熙元空調設備 發布時間:2013-08-16 11:48:08

             壓縮機的壓縮效率和工作可靠性、開發應用節材、節能型壓縮機就成為制冷技術發展的主要方向之一,第三代制冷與空調用壓縮機---渦旋式壓縮機就是在這種背景下應運而生并得到廣泛應用、并在眾多的東芝中央空調系統中取代傳統的第一、二代壓縮機而占據主導地位,而滾動轉子式壓縮機(第二代壓縮機)由于其相對較低的制造成本和相對較高的性能在小容量(3HP以下)空調機組中仍占據主要地位。本文就渦旋式壓縮機和滾動轉子式壓縮機在空調技術上的具體應用及有關性能進行具體比較。隨著社會發展,人類對生存環境的舒適性要求也越來越高,所以提高
          渦旋壓縮機是靠氣體容積減小而使壓力升高的一種壓縮機,是一種借助于容積的變化來實現氣體壓縮的流體機械,這一點與往復式壓縮機相同;渦旋式壓縮機是通過主軸旋轉帶動工作轉子運動來改變壓縮機容積,以達到吸氣、壓縮和排氣的目的,它的主要部件動渦盤的運動,是在偏心軸的直接驅動下進行的,這一點又與旋轉式壓縮機相同;但渦旋式壓縮機的壓縮腔,既不同于往復式的又不同于旋轉式的,故把它稱做新一代容積式壓縮機即第三代壓縮機,該型壓縮機具有非常高的效率,比第二代壓縮機轉子壓縮機效率高5%左右。
          渦旋壓縮機中的主要部件是兩個形狀相同但角相位置相對錯開180°的漸開線渦旋盤,其一是固定渦旋盤,而另一個是由偏心軸帶動,其軸線繞著固定渦旋盤軸線做公轉的繞行渦旋盤。工作中兩個渦旋盤在多處相切形成密封線,加 共切點處的密封線隨著繞行渦旋盤的公轉而沿著渦旋曲線不斷轉移,使這些月牙形氣腔的形狀大小一直在變化。壓縮機的吸氣口開在固定渦旋盤外殼的上部。當偏心軸順時針旋轉時,氣體從吸氣口進入吸氣腔,相繼被攝入到外圍的與吸氣腔相通的月牙形氣腔里。隨著這些外圍月牙形氣腔的閉合而不再與吸氣腔相通,其密閉容積便逐漸被轉移向固定渦旋盤的中心且不斷縮小,氣體被不斷壓縮而壓力升高。
          從具體結構上看,渦旋壓縮機沒有吸、排氣閥,這大大提高了高速運轉的可靠性。
          綜合起來看,渦旋壓縮機有以下幾個主要特點:
          ⑴、屬于第三代壓縮機,多個壓縮腔同時工作,相鄰壓縮腔之間的氣體壓差小,氣體泄漏量少,容積效率高,可達98%,比第二代壓縮機轉子壓縮機效率高5%左右;
          ⑵、驅動動渦盤運動的偏心軸可以高速旋轉,因此,渦旋式壓縮機體積小重量輕;
          ⑶、動渦盤與主軸等運動部件的受力變化小,整機振動;
          ⑷、沒有吸、排氣閥,渦旋壓縮機運轉可靠,且特別適應于變轉速運動和變頻調速技術;
          ⑸、渦旋壓縮機的壓縮腔是由渦旋型線構成的,為多室壓縮機構,當動渦盤中心繞靜渦盤中心作圓周運動時,各壓縮腔容積隨主軸轉角發生變化,將相應地減小或擴大,由此實現氣體的吸入、壓縮和排氣過程,由于吸排氣過程幾乎連續進行,整機噪聲很低;
          ⑹、軸向和徑向柔性結構提高了渦旋壓縮機的生產效率,而且保證軸向間隙和徑向間隙的密封效果,不因摩擦和磨損而降低,即渦旋壓縮機有可靠和有效的密封性,所以其制冷系數不是隨運行時間的增加而減小,而是略有提高;
          ⑺、渦旋壓縮機有著良好的工作特性,性能主要受自身壓縮比和吸氣壓力的影響,排氣壓力范圍廣,適用各種室內、外環境,確保壓縮機一直在高能效比下運行,從而保證鄭州中央空調機組的能效比。在熱泵式空調系統中,特別表現在制熱性能高、穩定性好、安全性高;
          ⑻、渦旋式壓縮機無余隙容積,在結構上屬于多室壓縮,相鄰的腔室內壓力差別不是很大(近似連續變化),同時,動、靜渦盤端面接觸部的密封條靠軸向背壓被壓緊而使得動、靜渦盤緊密接觸,并在冷凍油的幫助下實現良好的密封效果,從而使得內泄漏幾乎不存在;當密封條端平面被磨損后,可以沿軸向方向自動補償,以保證動渦盤端面和靜渦盤底面始終貼緊,而且壓縮機工作時間越長,這些貼緊的相對運動面的配合越好,密封效果也越好,這些優點使得渦旋壓縮機不存在二次壓縮制冷劑氣體的問題,是保持高容積效率運行的重要保障因素之一;
          ⑼、力矩變化小,平衡性高,振動小,運轉平穩,從而操作簡便,易于實現自動化;
          ⑽、因其自身運動部件少、沒有往復運動機構,所以結構簡單、體積小、重量輕、零件少(特別是易損件少),可靠性高,壽命在20年以上。
      滾動轉子壓縮機同樣屬容積式壓縮機,主要由缸體、偏心轉子、滑片、排氣閥等組成。偏心轉子安置在缸體內,當轉子繞旋轉中心轉動時,轉子緊貼在缸體內表面上滑動。由此,轉子外表面與缸體內表面之間可構成一個月牙形空間,其位置隨轉子的轉角而變化。往復運動的滑片將該空間范圍分為兩個獨立的部分,一部分和吸氣腔相通,另一部分通過排氣閥與排氣腔相通;繌椈苫虮硥簤壕o在轉子外表面上。
          滾動轉子式壓縮機缸體容積被偏心輪和滑片分割成兩塊,一個是高壓腔,另一個是低壓腔,高低壓腔室內壓差很大,特別是在冬季制熱高壓比工作情況下,更容易產生內泄漏問題,即高壓壓縮腔中的氣體泄漏到低壓壓縮腔內,泄漏的高壓氣體壓力要降低體積要膨脹,再由低壓狀態重新耗功被壓縮到高壓狀態,因此,內泄漏的結果第一是直接增加壓縮機的功耗,第二是泄漏的高壓氣體降壓體積膨脹后占用有效吸氣容積,減小了制冷劑的循環量,另外,滾動轉子式壓縮機還存在余隙容積,當余隙容積與低壓基元容積連通時,余隙容積內高壓氣體(排氣壓力Pd)膨脹至吸氣壓力Ps,使吸入的氣體減少,減少了壓縮機的有效吸氣容積,使得部分制冷劑氣體存在被重新壓縮的過程,且此高壓氣體膨脹但不對轉子作功,因而滾動轉子式壓縮機的余隙容積既影響排氣量,又不能回收膨脹功,這也導致壓縮機的排氣量下降和系統制冷量的降低,從而導致了壓縮效率和壓縮機本身能效比的降低。
          在結構上,滾動轉子式壓縮機受排氣閥的影響,使得其排氣壓力變化范圍小,適應外界溫度變化的能力較差,特別是冬季制熱效果差,能效比低。
          滾動轉子式壓縮機排氣閥是易損件,受排氣閥片的壽命影響,壓縮機整體壽命在10~15年
          滾動轉子式壓縮機在小容量東芝中央空調系統中有其固有的綜合優勢,但由于單轉子壓縮機大容量時振動特別大,因而較大容量時一般采用雙轉子,由于兩個轉子同時工作,使運轉容量提高;在壓縮機壓縮過程中,轉子對稱運轉,抵消了偏心的影響,使運轉相對比較平穩、噪音較低。
          綜合起來看,滾動轉子式壓縮機屬于第二代壓縮機,比第一代壓縮機往復式壓縮機效率高5%左右。
          λ=λvλpλtλl渦旋式壓縮機的余隙對輸氣量無影響。相對于往復式壓縮機而言,渦旋式壓縮機無吸氣閥,吸氣壓力損失小,故有較高的壓力系數λp。此外,中心室與吸氣室通過中間壓縮室隔開,余隙中的高溫氣體不會回流到吸氣室加熱吸入氣體,加之轉速高,因此溫度系數λT較高。泄漏量受軸向和徑向間隙大小的影響,尤其是軸向間隙的影響較大,在輸氣系數中,泄漏 系數相對較小。一般講渦旋式壓縮機的輸氣系數較高。
          λv表示容積系數,直接和汽缸的余隙容積有關;
          λp表示壓力損失系數,它主要取決于吸氣壓力相對損失△po/po ,而滾動轉子式壓縮機由于沒有吸氣閥故這一值很小,大約只有0.005左右,因此可以認為λp=1;
          λt表示加熱系數全封閉滾動轉子式壓縮機盡管是吸氣管直接接至氣缸而直接吸氣,但由于機體全部浸在殼體中的高壓、高溫氣體中,因此吸入氣體流經通道及氣缸仍被加熱,加熱系數很小。λt≈0.95~0.82;
          λl表示泄漏系數泄漏系數在滾動轉子式壓縮機中具有重要的影響。這是由于其壓縮腔間隙的長度較長,因此滾動轉子式壓縮機的泄漏系數比活塞式小得多,而且隨間隙大小和潤滑油量而變。當精心設計選用較小間隙值時,凡約在0.98~0.92之間,而當選用中等間隙時,隨著to從5℃降至-25℃,或者TK從30℃升至50℃,λl約減小3%~6%。在設計時對于標準工況可近似取λl=λv;蛘弋斵D速n=50r/s時,λl=0.82—0.92。
          渦旋式壓縮機的實際輸氣量為
                             (3—27)
          式中  Vs——實際輸氣量,m3/min;
                λ——輸氣系數,且λ=λpλTλl;
                 n——轉速,r/min。
          渦旋式壓縮機的余隙對輸氣量無影響。相對于往復式壓縮機而言,渦旋式壓縮機無吸氣閥,吸氣壓力損失小,故有較高的壓力系數λp。此外,中心室與吸氣室通過中間壓縮室隔開,余隙中的高溫氣體不會回流到吸氣室加熱吸入氣體,加之轉速高,因此溫度系數λT較高。泄漏量受軸向和徑向間隙大小的影響,尤其是軸向間隙的影響較大,在輸氣系數中,泄漏 系數相對較小。一般講渦旋式壓縮機的輸氣系數較高。
          渦旋壓縮機在結構上可以實現無閥運轉,除適應于高轉速外,也特別適應于在低速下工作,其轉速范圍可在1200~7200r/min之間變化,相應的頻率變化范圍為20~120Hz。

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