比较三种常见压缩制冷机.doc

中央通风空调系统节能控制探讨方案 常用紧固件选用便览表比较三种常见压缩制冷机压缩机 2008-07-21 22:43:01 阅读355 评论0 字号：大中小订阅 （往复式,螺杆式，离心式）性能特点制冷压缩机的性能和特点通常是指排气量，制冷量（单机制冷量），输气量（输气系数），功率（指示功率，轴功率，摩擦功率），效率（指示效率，机械效率，绝热效率，电效率），排气温度，主要零部件的结构，作用和技术要求，润滑性能，能量调节性能，安全保护性能，整机装配技术，制冷剂的适应范围，运行工况的范围，动力平衡，自动化的程度，经济效益，环保措施。综上所述，以上是任何类型的制冷压缩机所具有的性能和特点。概括的说，这也是目前三种常见制冷压缩机（往复式、螺杆式、离心式）所具有的性能和特点。往复式制冷压缩机的基本结构主要是由机体组，汽缸套，气阀组件，活塞组件，连杆，曲轴，皮带轮或联轴器，轴封，润滑设备，能量调节装置，安全保护器件等主要零部件所组成。螺杆式制冷压缩机的基本结构主要是由机壳，螺杆（或称转子），轴承与油压平衡活塞，轴封，能量调节机构，喷由结构等主要零部件所组成。离心式制冷压缩机的基本结构主要是由吸气室，进口可调导流叶片，叶轮（也成工作轮），扩压器，蜗壳（又叫蜗室），弯道与回流器，密封，推力盘，润滑系统，抽气回收装置等主要零部件所组成。通过以上的比较分析，在基本结构中，往复式比螺杆式与离心式复杂。因此，在制冷压缩机没有故障以及其他因素相同的情况下，往复式，螺杆式与离心式，这三者相比，往复式的维修工作量最大。往复式制冷压缩机的工作过程主要是由四个基本过程所组成，分别是以下四个工作过程。压缩过程，排气过程，吸气过程，膨胀过程。螺杆式制冷压缩机的工作过程主要是由三个基本过程所组成，分别是以下三个工作过程。吸气过程，压缩过程，排气过程。离心式制冷压缩机的工作过程主要是由三个基本过程所组成，分别是以下三个工作过程。吸气过程，压缩过程，排气过程。通过以上的比较分析，在工作过程中，往复式、螺杆式与离心式，这三者相比，往复式的工作过程多了一个膨胀过程，这是由于往复式制冷压缩机具有余隙容积所造成的。余隙容积是影响往复式制冷压缩机的输气系数的一个重要指标。因此，在制冷压缩机没有故障以及其他因素相同的情况下，往复式、螺杆式与离心式，这三者相比，往复式的输气系数最小。往复式制冷压缩机的工作原理依靠活塞在汽缸内地往复运动，使汽缸内的工作容积不断地发生变化，从而提高气体的压力，以达到制冷的目的。螺杆式制冷压缩机的工作原理依靠螺杆在机壳内地高速旋转，使机壳内的齿间基元容积不断地发生变化，从而提高气体的压力，以达到制冷的目的。离心式制冷压缩机的工作原理依靠高速旋转的叶轮使流动的气体获得很高的流速，再通过扩压器将速度能转化为压力能，从而提高气体的压力，以达到制冷的目的。通过以上的比较分析，在工作原理中，往复式与螺杆式具有相似之处，两者都是通过改变工作容积，从而提高的气体的压力，以达到制冷的目的。因此，两者同属于容积型制冷压缩机。但是两者之间还是有一定的区别，前者是通过往复运动来改变工作容积，后者是通过高速旋转来改变工作容积。离心式则属于速度型制冷压缩机。因此，在制冷压缩机没有故障以及其他因素相同的情况下，往复式、螺杆式与离心式，这三者相比，往复式的运行稳定性最差，振动最大，螺杆式的噪声最大，离心式的噪声最小。概括的说，制造往复式制冷压缩机的运动部件，必须是能够克服往复惯性力对制冷压缩机的不良影响；制造螺杆式制冷压缩机的运动部件，必须是能够克服气体的流速产生的噪声对制冷压缩机的不良影响；制造离心式制冷压缩机的运动部件，必须是能够适应高速旋转对制冷压缩机的不良影响。影响往复式制冷压缩机的输气系数的主要原因主要是由以下四种原因所造成。余隙容积的影响，吸气、排气时的压力损失影响，气体与汽缸壁的热交换的影响，压缩机的泄漏影响。影响螺杆式制冷压缩机的输气系数的主要原因主要是由以下三种原因所造成。泄漏损失，吸气压力损失，预热损失。通过以上的比较分析，在影响输气系数的主要原因中，两者具有相似之处，两者的输气系数都受到吸气压力损失与泄漏损失的影响。但是，两者还是具有不同之处，前者是具有容积损失对输气系数的影响，后者是具有预热损失对输气系数的影响。因此，在制冷压缩机没有故障以及其他因素相同的情况下，往复式与螺杆式相比，往复式的输气系数小。影响往复式制冷压缩机的容积损失的主要原因主要是由以下四种原因所造成。相对余隙容积，压力比，多变膨胀指数，排气压力的损失。影螺杆式响制冷压缩机的容积损失的主要原因主要是由于预热损失所造成的，预热损失是一种气体在吸气过程中受热而膨胀，所产生的气体的质量流量的损失。影响往复式制冷压缩机的制冷量及轴功率的主要原因主要是受到蒸发温度和冷凝温度的影响。当蒸发温度一定时，随着冷凝温度的上升，制冷量减少，而轴功率增大；当冷凝温度一定时，随着蒸发温度的下降，制冷量减少。在相同工况下，单位轴功率值越大，说明制冷压缩机的性能越好。影响离心式制冷压缩机的制冷量及轴功率的主要原因主要是受到冷凝温度的影响。在制冷量（流量）较大时，制冷量随冷凝温度的升高而减小（即制冷压缩机的流量随排气压力的升高而减小）；在制冷量（流量）较小时，制冷量随冷凝温度的升高而增大（即制冷压缩机的流量随排气压力的升高而增大）。制冷压缩机的绝热效率在某一制冷量时，也有一最高效率值，偏离该制冷量时，效率则降低。在一般情况下，轴功率随制冷量的增大而增大，但随制冷量的增大到某一最大值后发生陡降低。通过以上的比较分析，在影响制冷量及轴功率的主要原因中，两者具有相似之处，两者的制冷量及轴功率都受到冷凝温度的影响。但是，两者还是具有不同之处，前者的制冷量及轴功率不但受到冷凝温度的影响，而且还受到蒸发温度的影响。因此，在制冷压缩机没有故障以及其他因素相同的情况下，往复式与离心式相比，前者能适应较广的工况范围和制冷量的要求，后者单机制冷量不宜过小，不宜采用较高的冷凝压力，变工况适应能力不强。影响往复式制冷压缩机的指示效率的主要原因主要是由于压缩工程为多边压缩所造成的。造成多边压缩的因素是制冷剂与汽缸壁发生热交换所引起的。影响螺杆式制冷压缩机的指示效率的主要原因气体的流动损失，泄漏损失，附加功的损失。通过以上的比较分析，在影响指示效率的主要原因中，前者主要是受到气体与汽缸壁之间不可避免的发生热交换的影响，后者主要是受到气体的流速的影响因此，其他条件不变的情况下，往复式与螺杆式相比，螺杆式的指示效率低。往复式制冷压缩机的能量调节的主要方法主要是依靠以下六种方法进行能量调节的。间隙运行，顶开吸气阀片，旁通调节，附加余隙容积，吸气节流，变频技术。螺杆式制冷压缩机的能量调节的主要方法主要是依靠滑阀进行10%100%的无级调节。离心式制冷压缩机的能量调节的主要方法主要是依靠以下三种方法进行能量调节的。进口导叶调节，变转速调节，进气节流调节。通过以上的比较分析，在能量调节中，往复式可采用变频技术，因为变频技术是一种性能优良、节能的能量调节方法。螺杆式可采用滑阀进行10%100%的无级调节，因为螺杆是螺杆制冷压缩机的重要零部件。离心式可采用进口导叶调节，因为采用进口导叶调节，可是机组的负荷在30%100%。因此，在制冷压缩机没有故障以及其他因素相同的情况下，往复式、螺杆式与离心式，这三者相比，螺杆式的能量调节的效率最高。往复式制冷压缩机的主要结构往复式制冷压缩机的主要结构是气阀，它对于往复式制冷压缩机的性能有着重要的意义。如果气阀的通道截面小，那么气流流过阀门时的速度快，造成吸、排气时的压力损失大。如果气阀的通道截面大，那么气阀的重力大，造成气阀的弹簧阻力大。如果气阀的关闭不严密或滞后，那么容易造成气体的泄漏。螺杆式制冷压缩机的主要结构螺杆式制冷压缩机的主要结构是螺杆，它对于往复式制冷压缩机的性能有着重要的意义。如果螺杆的齿型为对称圆弧型线，那么螺杆的制造简单。如果螺杆的齿型为非对称型线，那么螺杆式制冷压缩机的排气量大，效率高。如果螺杆的齿数少，那么螺杆式制冷压缩机的排气量大。但是，螺杆的抗弯强度和刚度低。如果螺杆的圆周速度快，那么螺杆式制冷压缩机的容积效率和热效率高。通过以上的比较分析，在主要结构中，前者的性能的主要指标是气阀的质量。后者的性能的主要指标是螺杆的质量。因此，在制冷压缩机没有故障以及其他因素相同的情况下，往复式与螺杆式相比，往复式的排气不连续，导致气压有波动。综上所述，由于目前三种常见制冷压缩机（往复式、螺杆式、离心式）的结构，工作方式等方面的不同，所以他们的性能和特点也是不同的。 往复式制冷压缩机的性能和特点往复式制冷压缩机的机体是支承其机体全部质量的重要部件。因此，往复式制冷压缩机的机体就需要有足够的强度和适当的刚性。为了提高其的机体的刚性，它就必须采用气缸体和气缸套分开的结构型式。往复式制冷压缩机的曲轴的受力情况是非常的复杂。因此，往复式制冷压缩机的曲轴就需要有足够的强度、刚度和耐磨性，以便输出往复式制冷压缩机的全部功率。在中小型往复式制冷压缩机中，通常采用曲拐轴和偏心轴两种类型的曲轴。往复式制冷压缩机的连杆小头轴承是一个摩擦部件。因此，必须提高它的润滑性能，从而降低了它的摩擦功、摩擦热和零件的磨损，以便可到达提高往复式制冷压缩机机械效率的目的，增加往复式制冷压缩机的可靠性和耐久性。为了到达这一个要求，通常是在连杆体中间钻个油孔，就可以使润滑油从连杆大头通过油孔送到连杆小头，达到润滑连杆小头轴承的目的。为了提高往复式制冷压缩机指示效率，就必须提高其气阀的密封性。因此，往复式制冷压缩机中的气阀的特点最好是质量轻、惯性小、启闭迅速。往复式制冷压缩机的性能系数通常会受到蒸发温度和冷凝温度变化的影响。因此，当蒸发温度一定时，随着冷凝温度的上升，制冷量相应地减少，而轴功率增大；当冷凝温度一定时，随着蒸发温度的下降，制冷量相应地减少。虽然往复式制冷压缩机与螺杆式制冷压缩机同属于容积型制冷压缩机，但是它比螺杆式制冷压缩机多了个膨胀过程。因此，往复式制冷压缩机存在着一个余隙容积。根据这一特性，往复式制冷压缩机就可采用附加余隙容积的调节方法。采用这种调节方法，就可以减小余隙容积给往复式制冷压缩机带来的容积损失。螺杆式制冷压缩机的性能和特点螺杆式制冷压缩机一般是在高速旋转的。因此，在输气量相同的两台螺杆式制冷压缩机中，提高螺杆式制冷压缩机转子的圆周速度或提高其转子的面积利用系数，都可以使螺杆式制冷压缩机的质量及其相应的外形尺寸给减小。若是采用提高其转子的圆周速度的方法，则气体通过螺杆式制冷压缩机间隙中的相对泄漏量将会减少。但是，采用这种方法有个很大的缺点。那就是气体在吸、排气孔口及齿间内的流动阻力损失会增加，其气体的比体积也会相应地增加，从而降低了螺杆式制冷压缩机的输气系数。若是采用减轻螺杆式制冷压缩机质量的方法，就可以提高螺杆式制冷压缩机在高转速下的动平衡性。因此，螺杆式制冷压缩机的基础就可以做的小一些，从而节省了螺杆式制冷压缩机的占地面积，提高了螺杆式制冷压缩机的紧凑性。但是，这种方法并不是解决螺杆式制冷压缩机占地面积问题的最好方法。因为采用这种方法是无法阻止螺杆式制冷压缩机在高转速下传出的噪声。因此，螺杆式制冷压缩机的噪声问题是难解决的。开启螺杆式制冷压缩机的轴承是伸在外部的，其系统的密封性能就显得至关重要。因此开启螺杆式制冷压缩机机组的轴封性能必须是良好的，通常可采用密封性能较好的接触式机械密封来作为开启螺杆式制冷压缩机机组的轴封。螺杆式制冷压缩机的输气量几乎是不受其排气压力的影响。因此，螺杆式制冷压缩机就可在较宽的工况范围内保持较高的工作效率。通常可采用滑阀的调节方法来实现螺杆式制冷压缩机机组的10%100%内的无级调节。若要实现螺杆式制冷压缩机可以在不同的运行工况下顺利地工作，螺杆式制冷压缩机就必须采用内容积比调节的方法。通常采用这种调节的方法，不但提高了螺杆式制冷压缩机的指示效率，而且还会尽肯能地避免螺杆式制冷压缩机在工作中会发生过压缩和欠压缩的压缩过程。螺杆式制冷压缩机的结构简单，易损件少。因此螺杆式制冷压缩机的维修简单，使用可靠。并且螺杆式制冷压缩机还能够实现操作的自动化。螺杆式制冷压缩机是依靠回转运动来压缩气体的，因此，螺杆式制冷压缩机对液击敏感性比往复式制冷压缩机对敏感性要小得多。螺杆式制冷压缩机转子的性能好坏是关系到螺杆式制冷压缩机运行可靠性的关键因素。因此，必须采用精度很高的轴承和相应的平衡机构，以确保转子的运行可靠。在通常情况下，小型螺杆式制冷压缩机是采用滚动轴承。大中型螺杆式制冷压缩机中是采用滑动轴承。另外，螺杆式制冷压缩机的转子在工作时，还外受到轴向力带来的的干扰。为了克服这种干扰，通常是采用平衡活塞来轴向力对转子的不良影响。为了减小泄漏三角形，确保螺杆的轴向气密性，若采用点啮合摆线，则会不可避免地使接触线长度增加。为了保护摆线的发生点，若采用小圆弧或直线作齿顶型线，则会增大了泄漏三角形。在两台转子长度和端面面积相同的螺杆式制冷压缩机中，转子的齿数越少的制冷压缩机，则会产生较大的输气量。因此，必须考虑各种因素对转子的齿形的影响。螺杆式制冷压缩机在吸气过程中，气体会受到吸气管道、转子和机壳的加热而膨胀。因此,必须克服其吸气过程中的预热损失。离心式制冷压缩机的性能和特点离心式制冷压缩机一般是在高转速下运行的，因此，离心式制冷压缩机消耗的功率也会相应地增大。为了达到提高离心式制冷压缩机经济性能的目的，离心式制冷压缩机通常是采用变转速调节的方法来实现无级调节的。离心式制冷压缩机一般是通过具有增速器的电动机来驱动。如果采用结构形式为全封闭式的离心式制冷压缩机，就可以取消其机组的增速器。另外，采用这种结构形式是有个很大些优点的，那就是采用这种结构形式是可以充分地冷却电动机的轴承温度，使其电动机不会出现电流过载的现象。例如，在经济性高的工业汽轮机中，就可以采用直接带动的方式来发挥无级调节的优势。离心式制冷压缩机机组中的润滑油与制冷剂基本上是不发生接触的。因此，能够充分地发挥其机组中的蒸发器的传热性能和冷凝器的传热性能。在高转速下运行的设备的润滑性能必须是良好的。否则，高转速下运行的设备就会导致烧毁。在离心式制冷压缩机中，离心式制冷压缩机的叶轮与机壳之间在工作时不是直接接触的，因此离心式制冷压缩机的叶轮与机壳之间就不会发生摩擦，离心式制冷压缩机的叶轮与机壳之间就可以不需要润滑。但是，离心式制冷压缩机机组中的其他运动摩擦部位则不然，即使短暂缺油，也将导致烧坏。离心式制冷压缩机中气体的流动是连续的。因此，离心式制冷压缩机的流量就会比往复式制冷压缩机的流量或螺杆式制冷压缩机的流量大得多。若要使往复式制冷压缩机的流量与离心式制冷压缩机的流量保持相同，就必须提高往复式制冷压缩机的汽缸工作容积。但是，随着往复式制冷压缩机汽缸工作容积的增大，往复式制冷压缩机的外形尺寸也会相应地增大。因此，在相同制冷量时，离心式制冷压缩机的外形尺寸就会比往复式制冷压缩机的外形尺寸小得多。离心式制冷压缩机的重量就会比往复式制冷压缩机的重量轻得多。离心式制冷压缩机的占地面积就会比往复式制冷压缩机的占地面积小得多。例如，在化工流程中的低温离心式制冷压缩机中，可以尽量地采用单位容积量大的制冷剂，以便减小低温离心式制冷压缩机的尺寸。若是采用结构形式为半封闭式的离心式制冷压缩机，则离心式制冷压缩机的各部件与机壳之间就可以采用用法兰连的方式，从而使离心式制冷压缩机的结构紧凑。另外，采用这种结构形式有个很大的优点，那就是工质泄漏少。尤其是在使用有毒易爆的制冷剂时，采用这种结构形式就会显得非常有意义。离心式制冷压缩机是没有连杆组件、活塞组件等无往复运动的部件。因此离心式制冷压缩机的动平衡特性就会比往复式制冷压缩机的动平衡特性好得多。离心式制冷压缩机的振动就会比往复式制冷压缩机的振动小得多。离心式制冷压缩机的基础要求就会比往复式制冷压缩机的基础要求简单得多。虽然，离心式制冷压缩机的动力平衡性能是不错的。但是，离心式制冷压缩机一旦发生喘振.，将会使其整个机组出现强烈的振动。并且在喘振时，离心式制冷压缩机也会发生周期性的吼响声。若要使离心式制冷压缩机的工作正常，就必须严格地控制其系统的冷凝压力或制冷负荷。在一般情况下，冷凝压力是不应该过高的或制冷负荷是不应该太少的。另外，离心式制冷压缩机一旦发生喘振，就会使其轴承温度很快地上升。严重时，甚至可以使整台离心式制冷压缩机组受到严重的破坏。因此离心式制冷压缩机的制冷量不宜过小，否则其工作效率就会很低。离心式制冷压缩机的流量一旦变得过小，就会使冷凝器中的气体压力反大于其制冷压缩机出口处的压力，从而发生气体产生倒流的现象。根据这一特性，离心式制冷压缩机可采用热气旁通的调节方法。若要使离心式制冷压缩机能够在制冷量小的情况下高效运行，离心式制冷压缩机就必须采用氟利昂作为离心式制冷压缩机的工质。另外，采用这种工质是有个很大的优点。那就是采用它的好处是不但可以节省离心式制冷压缩机的能耗，而且还克服了喘振给其带来的不良影响。离心式制冷压缩机的磨损部件少，因此离心式制冷压缩机的连续运行周期就会比往复式制冷压缩机的连续运行周期长得多。离心式制冷压缩机的维修费用就会比往复式制冷压缩机的维修费用低得多。离心式制冷压缩机的使用寿命就会比往复式制冷压缩机的使用寿命长得多。通常一台离心式制冷压缩机就能够实现在多种蒸发温度的操作运行。因此，离心式制冷压缩机是很容易实现多级压缩和节流的。离心式制冷压缩机通常是采用多级压缩循环的方式来达到提高其经济性的目的。开启式离心式制冷压缩机的电动机一般是在放机组外面的。因此，开启式离心式制冷压缩能够可以充分地利用空气来冷却，从而使开启式离心式制冷压缩机的能耗节省3%6%。离心