制冷压缩机 八PPT课件

第8章离心式制冷压缩机，第8章，第8章，第1章，工作原理和特性2，分类和结构组成3，基础理论4，特性和规则5，工作循环6，离心式制冷机组，主要内容，制冷压缩机的分类和结构，第8章，压缩原理(与体积型相比)，所有这些都增加了单位体积内气体分子的数量，即使分子间的距离缩短了：体积型压缩机：减少气体分子占据的封闭空间的体积，从而当体积减小时，气缸内的气体被直接压缩；速度压缩机：利用惯性方法，通过气流的不断加速和减速，分子之间的距离因惯性相互挤压而缩短。第一，工作原理和特点，第八章，工作原理，离心式制冷压缩机是一种速度压缩机(属于涡轮机械)，依靠动能变化来提高气体压力；制冷剂蒸汽轴向吸入，径向排出，因此被称为离心式压缩机。它由转子、定子等部分组成：当带叶片的转子(叶轮或工作轮)转动时，叶片带动气体转动，将功传递给气体，使气体获得动能；定子部分包括扩压器、弯管、回流装置、蜗壳等。它的功能是改变气流运动的方向，并将速度能转化为压力能。在气体在高速旋转的叶轮1中获得高速后，它将速度动能转换成环形通道(即扩散器和蜗壳室2)中的压力势能，从而增加气体的压力。叶轮、扩散器、第八章空调系统，由于蒸发温度(压力)较高，压缩比较小，一般采用单级压缩；当蒸发温度低且压缩量大时，采用多级压缩。压缩机由几个叶轮组成，每个叶轮与匹配的固定元件形成一个“级”，蒸汽压逐步增加。级数越高，转速越高，产生的能量头越大。“阶段”是离心压缩机的基础。中间级包括叶轮、扩散器、弯管、回流、级间密封等。最后一级由叶轮、扩压器和蜗壳组成。对于离心式制冷压缩机的“级”，气体通过第一级叶轮和扩散器后能够上升的压力是有限的。当压力比大时，需要多级压缩。在第8章中，当压缩机工作时，来自蒸发器的制冷剂蒸汽首先进入第一级叶轮入口前面的流道-吸入室，然后进入叶轮。在叶片的作用下，气体随着叶轮高速旋转，在离心力的作用下在叶片通道内扩散流动，从而提高了气体的压力和速度。气体离开叶轮后，进口通道横截面逐渐扩大的扩散器降低了速度，并将速度能转化为压力能，从而进一步提高了气体压力。在多级压缩机中，为了将气体引入下一级并继续加压，在扩散器的后面设置了弯曲和回流装置。回流装置一般设有导向叶片，使气体沿轴向均匀进入下一个工作轮；对于单级或多级的最后一级，不存在将气体引入下一级的问题，因此扩散器不再位于弯管和回流装置的后面，而是气体直接排放到蜗壳中。随着蜗壳的外径和循环截面逐渐扩大，气流进一步减速和膨胀，最后来自蜗壳的气体被排放到冷凝器。多级离心压缩机的工作过程，第8章，第2章，分类及结构组成，开式：压缩机与原动机分离(增速齿轮可与压缩机安装在同一机壳内，也可单独安装在压缩机外)，压缩机轴的伸出端装有机械密封，防止制冷剂泄漏或空气泄漏；封闭(半封闭、全封闭):压缩机、增速齿轮和原动机通过壳体连接成一体，轴端不需要机械密封。为了减少制冷剂泄漏，氟利昂离心制冷压缩机mos空调压缩机在叶轮前装有进口导叶，如果改变其角度，可以改变进入叶轮的流量，达到调节制冷量的目的。叶轮(工作轮)的主要部件结构，分为封闭、半开放和开放三种。叶轮与主轴一起高速旋转后，气体受到旋转离心力和流道中膨胀气流的影响，离开叶轮时压力和速度都增加。叶轮是压缩机中唯一对气体起作用的部件，其材料必须有足够的强度。氟利昂离心压缩机叶轮一般采用高强度铝合金精密铸造而成。为了减少振动，叶轮和轴必须进行动平衡试验，以满足规定的动平衡要求。封闭式是通过焊接或整体铸造轮盖、叶片和轮盘而形成的。大多数空调制冷压缩机使用封闭式。半开式叶轮只有叶片和圆盘，用于单级压力高的场合。当有轮罩时，可以减少内部空气泄漏的损失并提高效率，但是轮罩的应力很大，这限制了圆周速度的提高。第八章，扩散器分为两种类型：无叶和有叶。其功能是将叶轮出口处高速气体的速度能转化为压力能。无叶扩压器：由两侧挡板组成的环形通道。随着径向距离的增加，横截面通道面积也增加，这减慢了高速气体从叶轮出口出来的速度并增加了压力。有叶片的扩压器：在流道中有叶片，在相同的直径下，流道的面积增加得更多，因此气流速度下降得更快，压力增加得更多。多级离心式压缩机中使用弯管和回流装置，将从扩散器流出的气体导向下一级叶轮。弯管和回流中的气体流动可以认为在压力和速度上没有变化，只是改变了气体流动的方向；弯曲：扩散器出口处的气流被引导至回流装置的入口，以将气流的方向从离开轴线改变至轴线。回流装置：气流被均匀地导向下一级叶轮的进口，导流叶片设置在流道中，使气流沿叶片的弯曲方向流动，并沿轴向进入下一级工作轮。蜗壳从扩散器或叶轮收集气体，并将其引导至机器外部。蜗室的通道面积(外径和流动截面)逐渐扩大，其出口与一段扩散管相连，对气体起到减速和扩散的作用。为了防止轮罩和隔板的级间内部泄漏以及轴延伸端和平衡板的外部泄漏，通常使用迷宫式密封和机械摩擦环密封。(例如，叶轮盖密封，以减少气体从叶轮出口到叶轮入口的回流；减少级间漏气的轴套密封；开式装置也有轴端密封等。)(迷宫密封的工作原理：当气流通过梳状密封片之间的间隙时，气流近似经历等熵膨胀过程，其压力下降，流量增加；当气流进入两个密封片之间的空腔时，由于横截面积的突然膨胀，形成一个剧烈的涡流，速度几乎完全丧失，压力不变；之后，随着气流流过一个密封片的间隙和空腔，压力逐渐降低。如果适当地布置多个密封板，可以使最后一个腔中的压力等于前一级的压力(或大气压力)，从而减少内部和外部泄漏损失并起到密封作用。)平衡盘减少轴向推力。(因为叶轮两侧的压力不相等，所以轴向推力沿叶轮入口方向施加在转子上。为了减少推力轴承的负荷，通常在最后一级之后设置平衡板。由于平衡板的左侧为高压，右侧与进气压力连通，形成相反的轴向推力，减少了推力轴承的负荷。)轴承包括用于支撑轴两端的滑动轴承、用于承载转子剩余轴向推力的推力轴承等。主要部件结构，第8章，无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单；无磨损零件，如进气门和排气门、活塞、气缸等。故障少，运行可靠，使用寿命长；机组制冷量小，体积小，安装面积小；机组运行自动化程度高，冷量调节范围广，连续无级调节，经济方便。在多级压缩机中很容易实现一台机器的多种蒸发温度。润滑油基本上不与制冷剂接触，从而提高了冷凝器和蒸发器的传热性能。大型离心式制冷压缩机可直接由蒸汽或燃气动力机驱动，能源使用经济合理。单机容量不能太小，否则气流通道会太窄，影响流动效率；由于从速度能量到压力能量的转换，以及速度受到材料强度等因素的限制，压缩机的第一级压力比不大，当压力较高时需要多级压缩。通常，工作速度相对较高，需要由增速齿轮驱动。当冷凝压力过高或冷却负荷过低时，机器会喘振，无法正常工作。冷却能力小，效率低。当蒸发温度不太低且对冷量的需求很大时，选择离心式制冷压缩机更合适。离心式制冷压缩机的特性，第8章，JB/T6443-92离心式压缩机JB/T3355-91离心式冷水机组技术条件，GB/T10870-2001容积式和离心式冷水(热泵)机组性能测试方法，相关标准，机组标准(标称)运行条件，第8章，流动特性：离心式压缩机级的三维非定常流动具有相对复杂的流道形状。气流中有摩擦和边界层。气体参数如速度、压力、温度和密度不仅沿流动通道变化，而且在任何横截面上的每个点都变化。也就是说，该阶段中的气体是三维流动。由于叶轮的叶片数量有限，在空间的任何一点上，气体参数都会随时间周期性地变化，是一种非定常流动。假设气体参数可以表示为任意横截面上的平均值，并被视为一维流动。气体的流动是不随时间变化的恒定流动。(实践证明，将流动视为一维定常流动基本满足工程要求。为了提高压缩机的效率，现代叶轮的设计采用了三维流动理论。蜗壳也是用二维流动理论设计的，但一维流动理论仍然是设计的依据。第八章，基础理论，叶轮对气体起作用，它反映了气体进出口流速的变化。当气体在旋转叶轮的通道中流动时，气体粒子有三种运动：相对运动：气体相对于通道的流动用相对速度W表示；冲击运动：叶轮相对于地面的运动，用圆周速度U表示；绝对运动：气体粒子相对于地面的运动，用绝对速度c表示，叶轮入口和出口速度三角形，三种速度用矢量表示，形成一个封闭的三角形，表示气体运动的速度三角形(图8-7)；将绝对速度c分为两部分速度：圆周部分速度cu:其大小在一定程度上反映了压力的大小，单位为m/s；径向部分速度cr:其大小在一定程度上反映了流量，单位为米/秒。通常，入口为直角三角形，即c1u=0，c1r=c1。在第八章中，除了增加静压和消耗最有用的功之外，还必须同时克服各种损失。级内损失可分为内部损失和外部损失。一、离心式制冷压缩机的损失，内部损失指的是热量的损失仍加在该级气体中，气体温度升高，压缩功的消耗增加。内部损失包括级内流量损失、车轮阻力损失、车轮盖处的空气泄漏损失，以及平衡板和轴套密封处的气体泄漏回机器。外部损失指联轴器中的摩擦损失，spee如果扩散压力过大，通道面积突然变化，通道急转弯，会在边界层内引起气体分离，产生涡流，导致较大的分离损失。由冲击引起的分离损失由冲击引起的分离损失发生在工作条件改变时。当压缩机在设计条件下运行时，叶轮进口处的相对速度沿叶片进口处的切线方向流动。当流量增加或减少时，相对速度与叶片入口处的切向不一致，导致分离损失。特别是当流量下降到一定程度时，分离占据了整个通道，出现“喘振”现象。(图8-9)二次流损失和尾流混合损失，内部损失-流损失，第8章、第8章，性能曲线，喘振工作点，阻塞工作点，稳定工作区，K:压缩机运行的最小流量M:压缩机运行的最大流量，从阻塞点(最大流量点)到喘振点(最小流量点)这个范围称为离心式压缩机的稳定工作区。它的尺寸是压缩机性能的标志之一。第八章，原因：影响导致的分离。随着冷凝压力的增加，压缩机的压力比增加，并且在小流动区域出现喘振。喘振、堵塞、喘振，如果压缩机工作在设计工况点A，气流方向与叶片流道方向一致，无边界层分离发生，效率最高；当流速降低时(工作点向A1移动)，气流的速度和方向都发生变化，这是一个正冲击角。气流被导向工作面，并在非工作面上分离。当流量降低到临界值(点A1)时，分离现象延伸到整个流道，这大大增加了损失，大大降低了压力，并导致喘振现象。第八章喘振现象：喘振，喘振发生后，叶轮旋转时气体压力不会增加，但叶轮后面的背压仍然存在，这将使气体反向流动。(压缩机产生的能量不足以克服冷凝压力，导致空气流从冷凝器回流)回流到入口的气体与吸入气体混合，流速增加，叶轮可以挤压并输送气体。然而，由于来自蒸发器的小且恒定的进入流，分离再次发生，并且回流现象再次发生，从而重复循环。这种回流和冲击现象被称为“浪涌”。b、c、d是叶轮部分，第8章，喘振危险：喘振，当喘振发生时，有周期性的往复脉动气流，压缩机转子有大的振动，电机电流脉动加剧，气压计读数可变，机组运行处于危险状态。这会导致压缩机产生强烈的振动和噪音，严重时会损坏叶片甚至整个机组。应该努力消除它。解决方案：为了防止当压缩机的工作条件改变或压缩机的制冷量被调节(负荷降低)时的喘振现象，从压缩机出口旁通的一部分气流可以直接进入吸入口以增加吸入量(即当流量足够小以接近喘振点时增加压缩机的入口流量)，从而避免喘振现象。(打开大入口导叶阀，同时打开旁通阀，将部分气体旁通至蒸发器或压缩机入口。旁路气体可以从冷凝器顶部流入。)，第8章，当流量增加直到压缩机转轮最小截面处的空气流速达到音速时，流量不能继续增加，这称为阻塞流(如图8-35所示，点A2在右侧)；或者即使没有达到音速，叶轮对气体所做的功也用来克服流动损失，压力也不会上升。此时，也达到了运行中不允许的堵塞状态。声速低的氟利昂机组更容易堵塞。阻塞，第8、4章，特性和调节，蒸发温度影响蒸发温度对性能有较大影响：当转速和冷凝温度不变时，蒸发温度越低，冷却能力下降越严重；旋转时冷凝温度的影响在第八章，第八章中，调节离心式制冷压缩机制冷量的方法有很多，如改变压缩机转速、进气节流、调节进口导叶(改变叶轮前进口导叶的角度)、改变冷凝器的冷却水量、旁通吸入等。改变叶轮前进口导叶旋转角度的方法具有更好的经济性、更宽的调节范围和更简单的方法，因此得到了广泛的应用。它在叶轮进口前装有一组放射性旋转叶片。当其角度发生变化时，进入叶轮的气流方向发生变化，导致叶轮产生的能量头发生变化，从而达到调节制冷量的目的。离心式制冷循环的原理与活塞式制冷循环基本相同，即包括压缩、冷凝、节流和蒸发等主要过程。空调用单级压缩制冷循环采用浮球节流阀作为制冷剂的流量控制和减压机构。从压缩机排出的制冷剂蒸汽被冷凝器中的冷却水冷凝成液体，然后流入浮球室。当浮球室内的液位上升到一定高度时，浮球节流阀打开，液态制冷剂节流减压后流向蒸发器底部；制冷剂在蒸发器中被制冷剂水(冷却剂)加热蒸发后，流经挡液板去除液滴，