滚动转子式制冷压缩机.ppt

第四章 滚动转子式制冷压缩机,掌握的主要内容,1、工作原理、 基元容积和压力的变化关系 2、热力性能 3、受力分析 4、输气量调节,第一节 工作过程和结构特点,结构特点,几个特征角及其影响：,吸气孔口后边缘角 构成吸气封闭容积，引起低压或真空,吸气孔口前边缘角 引起吸气回流,排气孔口后边缘角 影响余隙容积的大小,排气孔口前边缘角 构成排气封闭容积，造成再压缩。,排气开始角 决定了压缩比的大小,工作过程,切点的左侧, 膨胀,切点的右侧, 压缩,容积转角和压力转角图,主要结构形式及特点,离心泵油。 固定方式：气缸与机壳焊接在一起。,储液器的作用：气液分离、储存制冷剂和润滑油、缓冲吸气压力脉动,电机冷却：机壳内充满高压气体，吸气直接进入压缩机，减少了吸气过热，排气温度不高，冷却电机,卧式结构,排气消声器：由辅轴承和薄钢板组成的空腔组成。,供油机构：靠吸油和排油流体二极管将油从底部吸入通过供油管攻油。,主轴承,固定方式：主轴承与机壳焊成一体。,吸油二极管 排油二极管,变频滚动式压缩机,3、固定方式：气缸与机壳焊接在一起,特点：1、变频调速进行无级能量调节 频率调节范围30120Hz，转速16006200rpm.,2、对转速范围宽的适应性：采取一些减振和消声措施。平衡块降低高速时引起的振动。曲轴的表面处理。,双缸全封闭滚动转子式压缩机,特点：,动力平衡性好双转子使负荷扭矩的变化平缓，减振，适用于大功率。,固定方式：气缸和电机热套在机壳上+气缸与机壳焊接。,滚动转子式压缩机的特点与趋势,适用于小型冰箱和空调。,优缺点：零部件少，尺寸紧凑，重量轻。 效率对磨损和间隙敏感，气缸的利用率不高，压机和电机与机壳的刚性固定，减振更必要.,变频压缩机：在日本，变频房间空调器是主流机型，容量范围在进一步扩大。,双缸双转子式：新机型，减小在低速范围内的振动。,提高经济性和可靠性：提高生产加工和装配技术，使装配间隙合适，最小化机械损失和气体压缩损失，开发高效率的电机。,第二节 主要热力性能参数,一、气缸工作容积的规律 滑片的运动,设计时一般R和相对偏心矩作为结构参数确定下来,滑片的运动关系,运动位移:,运动速度:,运动加速度:,根据几何关系，滑片与转子触点的运动关系：,气缸容积变化规律,压缩机每转一微小角度，吸气面积增加一微小梯形面积。,不计滑片厚度时，吸气缸横截面积：,气缸容积变化规律,计滑片厚度时，滑片伸入气缸中所占据的面积：,b,O,l2,l1,滑片局部放大,A,B,x,rx,1,压缩和排气缸横截面积：,气缸工作横截面积：,吸气和压缩容积的变化关系,转子长度,若不计滑片厚度，则,吸气和压缩容积的变化曲线,设计特点:1、相对偏心距影响气缸利用率，2、吸排气孔口位置,二、输气量及其影响因素,1. 理论容积输气量:,气缸工作容积:,2. 实际容积输气量:,容积效率:,滚动转子式压缩机的容积效率比往复式压缩机的大.,1)容积系数,滚动转子式压缩机的容积系数较往复式的大,1)在=4-时,切点T以上封存的容积 2)排气阀座孔的容积 3)排气孔口附近及以上的气缸被削去的部分(减小过度压缩). 余隙容积小,膨胀过程短,压比大,绝热膨胀.,余隙容积的组成:,2.压力系数,3.温度系数,吸气通过吸气管直接进入气缸,因吸气管处于高温高压的机壳中,吸入气体仍被加热.,滚动转子式压缩机无吸气阀,吸气压缩损失小,压力系数约为1.,4.泄漏系数,泄漏途径:1)转子与气缸的切点处、滑片与转子的接触点处的径向间隙。2)转子两端面处的轴向间隙。3）滑片两端面的轴向间隙。系数随转速变化。,滚动转子式压缩机的泄漏系数较往复压缩机的小。,5.回流系数,三、压缩过程,对多变压缩过程：,状态点,压缩过程中的压力转角关系,忽略排气阀阻力和滑片厚度。,对多变压缩过程：,压力转角曲线,四、功率和效率,1. 等熵功率,2. 指示功率,第三节 受力分析及主要结构参数,一、转子的受力分析,1. 作用于转子上的气体力的合力：,由几何关系：,对三角形AOO1有：,故,利用关系：,可求得力的作用面宽度：,1.气体力（N）,气体力构成轴承的负荷并使转子弯曲,2. 阻力矩 (N.m)和飞轮矩,2)气体力产生的阻力矩:,总阻力矩：,注意转子的旋转方向！,转子所受气体力和阻力矩的变化曲线图,M曲线下的面积为压缩机的轴功率：,飞轮矩,3. 旋转惯性力及力矩的平衡,1）单缸机的平衡,惯性力的平衡,惯性力矩的平衡,平衡块质量：,注意：在平衡惯性力的同时, 应平衡力矩。质量应加装在电机转子的两端。,2）双缸机的平衡,惯性力的（静）平衡,惯性力矩的（动）平衡,若两转子的惯性力相等，则只需对力矩进行平衡,二、滑片的受力分析,滑片所受横向气体力,滑片所受纵向气体力,往复惯性力,三、主要结构参数,主要结构参数：气缸直径D、气缸（或转子）的长度L、转子相对偏心距(=e /R)、相对气缸长度(=L/D)。结构参数根据热力计算确定。,制冷量和工况已知， 进行热力计算确定,参数间的关系：,2.相对偏心距和相对气缸长度,1）相对偏心距的影响：,a)愈大，气缸的有效利用率愈大,b)愈大，滑片的气体力增加，而转子所受气体力愈小,2）相对气缸长度的影响：,结论：选较大的值有利,但不宜过大.,结论：选较小的值有利,但不宜过小.,c)愈大，泄漏圆周长愈短，周向泄漏愈小。,3 泄漏间隙,主要间隙：1）转子端面间隙 2）转子径向间隙 3）滑片端面间隙 4）滑片槽侧面间隙。,对滚动转子式压缩机，泄漏对性能和寿命的影响是重要的！ 间隙大，泄漏大，能效比小，间隙小，摩擦功率大，能效比小。存在最佳间隙。,因此, 开发减小泄漏的新结构, 如摆转式滚动压缩机。,Swing Compressor,摆转式压缩机,特点: 转子与叶片铸造成一体,与轴瓦一起使压缩平稳,减少滑阀与转子的泄漏和混合油引起的摩擦, 效率和可靠性更高,采用变频,在中低速(泄漏小)，效率和节能显著,且面向替代工质HCFC, 407C 和 410A . 日本大金(DAIKIN)公司正在用它代替传统的滚动转子式.,一、变频调节,特点：节能、舒适、启动快、温控精度高, 连续调节, 且易实现自动化.,调节原理：通过调节交流电频率来改变电机转速,第四节 输气量调节,交流变频器结构,频率调节范围：30120Hz,转速：16006200rpm,空调用变频器多采用：电压源型脉宽调制方式 特点：1）保持U / f 约为恒定，使电动机的最大转矩在很宽的频率范围内保持恒定(频响特性)，即转矩不随转速变化，只随负荷而变。2）主电路简单，负荷响应好。,调节原理：调整直流电机电枢的电压来改变电机转速。,调速范围：15008250rpm,直流电压,3.变频调节带来的问题（高速时）,4.杂质增加 5.噪声增加,1.运动部件的磨损增加 曲轴采用浸硫渗氮处理增加耐磨性,2.排气阀的流阻损失增加 高速时,排气量增加,流速增加,因而流阻增加,此外,气体推力增加,使气阀弹簧力相对过软而延迟关闭,延迟关闭时所受气体力与弹簧力同方向,且气体力较大,使阀片受较大的冲击力而破损.采用特殊阀片材料和高性能的气阀.,3.润滑油循环率增加 会降低换热性能增加压力损失。 采取回油措施减少耗油量。,二、旁通调节,1.单缸机旁通调节,旁通孔的位置决定了调节量的大小.,2.双缸机旁通调节,电磁阀控制卸载阀对右气缸吸气孔口的关闭,卸载一个气缸,输气量减半.,3.多机并联调节,通过调节停机台数来调节输气量.,一、振动源与噪声源,二、消减振动和降低噪声的措施,第五节 滚动转子式制冷量压缩机的振动与噪声,振动源:1)曲轴扭矩振动 2)旋转不平衡惯性力 3)压力脉动 噪声源:1)电磁噪声 电磁力引起的振动 2)制冷剂的气流噪声 3)机械噪声,2.控制曲轴的旋转不均匀度,增加旋转质量的惯性矩,3.机壳的优化设计 改善机壳的刚性、形状和材料,4.消减气流脉动 设置脉动衰减器、消声器,5.降低电磁噪声 控制曲轴与定子间的偏心,以降低气隙间电磁失衡的不均匀性.,6.降低机械噪声. 改善气阀设计、控制摩擦副间的间隙，保持良好润滑,8.有源噪声控制降噪方法 Active noise