几种常用制冷机介绍

1 制冷压缩机按提高气体压力的原理可分为哪几类 任选三类 简述其工作原理和结构特 点 并说明其最新的技术进展及主要生产商 答 分类如下所示 下面主要介绍螺杆式制冷压缩机 涡旋式制冷压缩机和离心式制冷压缩机 一 螺杆式制冷压缩机 螺杆式制冷压缩机工作原理 一 双螺杆制冷压缩机 twin screw compressor 双螺杆制冷压缩机是一种能量可调式喷油压缩机 它的吸气 压缩 排气三个连续过 程是靠机体内的一对相互啮合的阴阳转子旋转时产生周期性的容积变化来实现 一般阳转 子为主动转子 阴转子为从动转子 主要部件 双转子 机体 主轴承 轴封 平衡活塞及能量调节装置 容量 15 100 无级调节或二 三段式调节 采取油压活塞增减载方式 常规采用 径向和轴向 均为滚动轴承 开启式设有油分离器 储油箱和油泵 封闭式为差压供油进行润滑 喷油 冷却和驱动滑阀容量调节之活塞移动 压缩原理 吸气过程 气体经吸气口分别进入阴阳转子的齿间容积 制冷压缩机 容积型 速度型 涡 旋 式 滚 动 转 子 式 往 复 式 旋 叶 式 滑 片 式 离 心 式 轴 流 式 螺 杆 式 单 螺 杆 双 螺 杆 喷 射 式 压缩过程 转子旋转时 阴阳转子齿间容积连通 V 型空间 由于齿的 互相啮合 容积逐步缩小 气体得到压缩 排气过程 压缩气体移到排气口 完成一个工作循环 二 单螺杆制冷压缩机 single screw compressor 利用一个主动转子和两个星 轮的啮合产生压缩 它的吸气 压缩 排气三个连续过程是靠转子 星轮旋转时产生周期 性的容积变化来实现的 转子齿数为六 星轮为十一齿 主要部件为一个转子 两个星轮 机体 主轴承 能量调节装置 容量可以从 10 100 无级调节及三或四段式调节 压缩原理 吸气过程 气体通过吸气口进入转子齿槽 随着转子的旋转 星轮依次进入与转子齿 槽啮合的状态 气体进入压缩腔 转子齿槽曲面 机壳内腔和星轮齿面 所形成的密闭空间 压缩过程 随着转子旋转 压缩腔容积不断减小 气体随压缩直至压缩腔前沿转至排 气口 排气过程 压缩腔前沿转至排气口后开始排气 便完成一个工作循环 由于星轮对称 布置 循环在每旋转一周时便发生两次压缩 排气量相应是上述一周循环排气量的两倍 螺杆式制冷压缩机的结构特点与优点 1 零部件少 易损件少 可靠性高 2 操作维护方便 没有不平衡惯性力 运转平稳安全 振动小 3 具有强制输气的特点 排气量几乎不受排气压力的影响 工况适应性强 4 螺杆压缩机的转子齿实际上是有间隙的 因此对湿行程不敏感 能耐液击 5 排气温度低 可以较高压比的工况下运行 可实现制冷量的无级调节 采有滑阀机 构 使制冷量可从 15 100 进行无级调节 节省运行费用 6 容易实现自动化 可实现远程通信 螺杆式制冷压缩机最新技术进展和主要生产商 螺杆式压缩机的主要应用场合是中 高容量的空调设备 如冷水机组和空气源热泵冷水 机组 压缩机半数是在60 150hp 45 110kW 范围 约80 的机组是双螺杆形式 其余的 是单螺杆形式 开利曾经成功地开发了三螺杆压缩机 主要的双螺杆压缩机制造商是比泽 尔 汉钟 复盛 日立 特灵 开利 约克 莱福康 富士豪和顿汉 布什 单螺杆型压 缩机 由一个小集团的制造商生产 包括麦克维尔 大金 美国的韦尔特 英国的J E Hall 大金 日本的三菱电机和大金 中国是最大的生产基地同时也是发展最快的地区 其次是美国和 欧洲 东亚和日本具有相似的生产水平 麦克维尔已经成功地开发了采用R410A的新系列螺杆式冷水机组 所获得的性能系数 COP 已经大于5 0 日立也在2008年6月开发了新系列的R410A螺杆式冷水机组 所有型号 的COP都高达5 0 这种型式的产品已经在中国市场可以获得 比泽尔和莱福康则正在发展 变频螺杆式压缩机 近年来大容量螺杆式压缩机已经成功地被开发 出来 日立生产了大到170hp 125kW 的R410A螺杆式压缩机并计划发展更大容量的机组 汉钟已经开发了大于500hp 375kW 容量的螺杆式压缩机 从而有可能生产大容量的螺杆式 冷水机组 比泽尔在商业用空调螺杆式压缩机方面是全球市场的领导者 以HFC和氨为制 冷剂的新的较大型的半封闭和开启式螺杆压缩机产品使该公司以革新的产品扩大了它的产 品范围 莱福康和富士豪是从欧洲来的其它两家传统螺杆式压缩机制造商 莱福康在2008年 推出了一些新产品 它也在制冷用途方面把螺杆式压缩机范围扩大到240hp 180kW 富士 豪推出了它的具有先进技术和高科技材料等的CXHO系列螺杆式压缩机 随着中国螺杆式 压缩机市场的快速发展 更多的主要螺杆式压缩机制造商把他们的生产基地转移到中国 继 开利 约克 江森控制器公司 比泽尔 日立和大金在中国建立了他们的工厂之后 特灵也 在江苏大仓建立了工厂 从台湾地区来的汉钟和复盛已经在大陆扩充了他们的制造基地 汉 钟且已经列入深圳证交所中少数几家台湾公司之一 莱福康也已经在上海建立了装配厂 在2006年 已经在苏州生产螺杆式压缩机的麦克维尔被大金收购 大金在2004年已经在苏 州建立了一家螺杆压缩机工厂 大连冰山在获得了武汉冷冻机厂后大大地改进了它的研发 和生产能力 烟台冰轮在采用了最新的第4代转子型线和高精密的制造技术后已经成功地生 产了一种新型的螺杆式压缩机 它在能量调节 油处理以及油冷却方面获得了多项转 利 顿汉 布什生产了从65 200hp 50 150kW 的全封闭立式螺杆式压缩机 二 涡旋式制冷压缩机 涡旋式制冷压缩机原理 涡旋式压缩机的关键工作部件包括一个 固定涡旋体和与之啮合的 相对运动的运动 涡旋体 动 静涡旋体的型线均是螺旋形 动盘相对静盘偏心并相差 180 度对置安装 理 论上它们会在轴向的几条直线上接触 涡旋体型线的端部与相对的涡旋体底部相接触 于 是在动 静盘间形成了一系列的月牙形空间 即基元容积 在动盘以静盘中心为旋转中心 并以一定的旋转半径作无自转的回转平动时 外圈月牙空间便会不断向中心移动 使基元 容积不断缩小 同时在其外侧未封闭的基元容积则不断扩大 每个基元容积的变化过程是 类似的 公有相位角的差异 因此 每个基元容积在动盘的旋转过程中均作周期性的扩大 和缩小 从而实现气体的吸入 压缩和排出 制冷剂气体从静盘外侧开设的吸气孔进入动 静盘间最外圈的月牙形空间 随着动涡旋的运动 气体被逐渐推向中心空间 其容积不断 缩小而压力不断升高 从而实现了气体的压缩 在静盘顶部中心部位开有排气孔 当月牙 形空间与中心排气孔相通时 高压气体被排出压缩机 涡旋式制冷压缩机的结构特点与优点 1 效率高 涡旋式压缩机的吸气 压缩 排气过程是连续单向进行 因而吸入气体的有害过热小 相邻工作腔间的压差小 气体泄漏少 没有余隙容积中气体的膨胀过程 容积效率高 通 常高达 95 以上 动涡旋体上的所有点均以几毫米的回转半径作同步转动 所以运动速度 低 摩擦损失小 没有吸气阀 也可以不设置排气阀 所以气流的流动损失小 涡旋式压 缩机的效率比往复式约高 10 2 力矩变化小 振动小 噪声低 因涡旋式压缩机的压缩过程较慢 一对涡旋体中几个月牙空间可同时进行压缩过程 故使曲轴转矩变化小 涡旋式的转矩仅为滚动转子式和往复式的 1 10 压缩机运转平稳 又因为涡旋式压缩机吸气 压缩 排气是连续进行的 所以进排气的压力脉动很小 于是 振动和噪声都小 3 结构简单 体积小 重量轻 可靠性高 涡旋式与滚动转子式及往复式的零件数目之比为 1 3 7 体积比往复式小 40 质 量轻 15 又由于没有吸气阀和排气阀 易损零件少 加之有轴向 径向间隙可调的柔性 机构 能避免液击造成的损失及破坏 即使有高转速下运行也保持商效率和高可靠性 其 最高转速可达 13000 r min 涡旋式制冷压缩机最新技术进展和主要生产商 2008年用于空调器的涡旋式压缩机的市场规模据估计为1250万台 谷轮无疑是市场的 领导者 它的产量为全球需求量的二分之一以上 公司号称具有R22 R407C R134a和 R410A作为制冷剂 用于空调 制冷和热泵系统的230种以上的各型号涡旋式压缩机 它首 先在2000年将它的数码涡旋式系统引入到亚洲三星DVM多联空调系统中 从欧洲来的两家 压缩机巨头 比泽尔和丹佛斯近 年来也继续扩大了生产 比泽尔在纽约的锡拉丘兹启动了美国工厂生产用于工业空调和制 冷设备的涡旋式压缩机 丹佛斯在2006年从布里斯托获得了涡 旋式压缩机技术以扩大其产品序列 包括三菱电机 大金 日立和三洋的日本制造商是世界上主要的涡旋式压缩机制造商 然而在把他们的生产线重新定位到其它亚洲国家后 近年来日本的产量开始减少 例如大金 目前在堺 日本 苏州和西安 中国 和Rayong 泰国 生产涡旋式压缩机 日立在 木县 日 本 清水 日本 Bangi 马来西亚 广州 中国 和桃园 台湾地区 生产涡旋式压缩机 大容量 节能和环境保护是涡旋式压缩机的发展趋势 主要涡旋式压缩机制造商继续 扩大其产品系列 谷轮推出了40hp 30kW R410A单涡旋式压缩机 它们的设计其应用范围 非常广泛 包括大的商业应用场合 该公司还推出还了50和60hp 双涡旋式压缩机 用于单个 排列以及100 110 120hp 75 80 90kW 前后排列的产品 它们系设计用于冷水机组 屋顶式 和传统的设计系统 日本制造商主要生产直流变频器驱动的安装在大的VRF系统上的 R410A 涡旋式压缩机 日立已经发展了一种新型式的涡旋式压缩机 它使用一台极高效的磁同步 MS 电动机以 取代常规的感应电动机 从而在额定输出时减少了40 的电动机能耗 松下生产 e scroll 系列的高效 环境友好的制冷量为3 8至9 0kW的小型涡旋式压缩机 三菱重工则展 出了20hp 15kW 3D涡旋式压缩机 工 作噪声降低了55 重量减少了52 涡旋技术的持续发展开阔了它的应用 日本制造商在采用了改进的涡旋式压缩机和系 统后已经推出了能够正常运行在 25 环境温度的组合式空调器 许 多中国制造商 包括格力和美的 采用了谷轮的强化蒸气喷射 EV I 技术 开发了也能正常工作 在 25 的空调器 许多日本公司发展了以CO2 为制冷剂的产品 一些公司已经开发了商 业用途的ECO Cute热水器 三菱电机成功地发展了由直流变频器驱动的20hp 15kW CO2 涡旋式压缩机 大金欧洲去年秋季宣布了世界上第1台基于CO2 的VRV系统 三 离心式制冷压缩机 离心式制冷压缩机原理 离心式压缩机的主要部件有叶轮 主轴 平衡盘 蒸气在压缩机的轴向吸气口吸人 而进入高速旋转叶轮中 在离心作用下 蒸气经叶轮中由叶片组成的流道 从中心流向周 边 这时压力上升 蒸气的绝对速度增大 蒸气经叶轮后进人扩压器中 使蒸气减速 压 力升高 经过扩压器的蒸气汇集到蜗壳中 再由排气口排出 离心式制冷压缩机的结构特点与优点 1 结构简单 工作可靠 几乎没有易损件 连续工作周期长 机组运转的自动化程度 高 可实行制冷量的无级调节 2 离心式压缩机由于运转时剩余的惯性力极小 运转平稳 因而对基础要求低 目前 国内外生产的空调用 R11 Rl2 的系列产品 离心式压缩机组可直接安装在单筒式的蒸发 冷凝器上 无需另外设计基础 3 易于实行多级压缩和节流 把制冷剂蒸气引人压缩机中间级时 可得到完全的中间 冷却 并可在各蒸发器中得到儿种蒸发温度 以满足某些工艺的要求 4 对大型的低温机组 可以采用经济性高的工业汽轮机直接拖动 这对有废热蒸汽的 工业企业来说 经济性更高 5 外形尺寸小 质量小 占地面积小 价格也便宜 在相同制冷量的情况下 活塞式 压缩机与离心式压缩机相比 前者的质量是后者的 5 8 倍 前者占地面积比后者多 1 倍 6 易损件少 因而工作可靠 维护费用低 7 无往复运动 故运转平稳 振动小 基础简单 噪声小 8 制冷量可以经济地实现无级调节 离心式制冷压缩机最新技术进展和主要生产商 离心式压缩机通常应用在大容量空调系统 所生产的离心式压缩机是全部用于冷水机组 的 它们大部分是由制造商用来生产自己的冷水机组 特灵 约克和开利生产了全部离心式 压缩机的四分之三 日本的三菱重工 日立和荏原生产高效率的压缩机 韩国的LSMtron 和Finetec Century也为他们自己的冷水机组生产离心式压缩机 两家主要的中国空调器制造 商 格力和美的 也已经开始离心式压缩机和冷水机组的生产 丹佛斯Turbocor增加了独特的 小型离心式压缩机 50 100hp级 37 75kW 的生产以进入螺杆式冷水机组的范围 开利是第一家HVAC R 供暖通风空调与制冷 制造商 它提供对环境负责的R134a离 心式压缩机 并正在响应对大容量机器的较快增长的市场扩展它的容量范围 该公司在美国 和中国生产离心式压缩机以满足地区需要 约克设计并制造用于重型制冷装置的以氨 卤 化烃 碳氢化合物 二氧化碳和混合气体为制冷剂的离心式压缩机 特灵在标准的R134a 产品之外提倡R123压缩机以保持它的独特地位 特灵以它的与电动机直联的3级叶轮 转子 声称能够获得最高性能系数 此外 该公司已经提出了一种高性能 无油的选择方案 在日本 主要的离心式压缩机制造商是三菱重工 日立和荏原 三菱重工已经将它的具 有高性能系数 6 5值 的新R134a冷水机组系列投放市场 日立推出它的新的R134a 产品 荏原已经成功地把R245fa离心式压缩机商业化 大金在2009 年把新设计的IH I离心式压缩 机重新进入市场 在韩国 LS Mtron 在R123 机器外正在生产R134a离心式压缩机和冷水机 组 该公司在中国青岛建立了一个制造基地生产离心式冷水机组 Finetec