半封闭活塞式和螺杆式冷水机组性能比较

1、收稿日期 :2001-03-11作者简介 :张华俊 (1962- , 男 , 西安交通大学制冷教研室副教授 , 主要从事有关制冷及空调技术方面研究。半封闭活塞式和螺杆式冷水机组性能比较张华俊 , 王 俊 , 蒲 亮 , 李洪峻(西安交通大学 能动学院 , 陕西 西安 710049摘 要 :半封闭活塞式和螺杆式冷水机组以其各自 鲜明的特点 得到了广泛 的应用 。 文 章分析 了开利 半封闭 活 塞式和螺杆式冷水机组的特点 , 对比了在 不同温度和不同冷量下的性能 , 为实际使用打下基础 。 关键词 :冷水机组 ; 螺杆式 ; 活塞式 ; 半封闭 ; 性能对比 ; R22中图分类号 :TB652

2、文献标识码 :E 文章编号 :1004-3950(2001 03-0033-03Performance comparison between semi hermetic reciprocaltype and screw type chillersZHA NG Hua jun, WANG Jun, PU Liang, LI Hong jun(Xi an Jiaotong Uni versity, School of Energy &Power Engineering, Xian 710049, ChinaAbstract:The screw type and reciprocal typ

3、e chillers each has notable characteristic so both have gained widespread applica tions. In thi s paper, the characteristics for chillers of semi hermetic reciprocal type and semi hermetic screw type have been analyzed, and their performances at variable temperature and at variable refrigerating cap

4、acity have been compared, which provides the basis for their application.Key words:chiller; screw type; reciprocal type; semi hermetic; performance comparison; R221 前 言在各种类型制冷压缩机中 , 活塞式压缩机是问世最早、 至今还广为应用的一种机型 , 这无疑是 因为它具有一系列其 它类型压缩机 所不及的优 点 :能适应较广阔的压力范围和制冷量要求 ; ! 热效率较高 , 单位耗电量较少 , 特别是气阀 的存在使偏离设计工况运行时

5、更为明显 ; 对材料要求低 , 多用普通钢铁材料 , 加工比 较容易 , 造价也较低廉 ;#技术上较为成熟 , 生产使用上积累了丰富 的经验 ; 装置系统比较简单。活塞式压缩机的上述优点使它在各种制冷空 调装置中 , 尤其在中小冷量范围内 , 成为制冷机中 应用最广、 生产批量最大的一种机型。 而在中等冷量范围内 , 采用螺杆式制冷压缩 机的冷水机组较为广泛 , 这主要是 :螺杆式压缩机对变工况运行具有较好的适应性 , 对气体带液运行不敏感 ;! 运转时力矩变化小 , 动力平衡性好 , 易损件 少 , 振动小 , 噪声低 , 运行寿命长 , 可靠性高 ; 没有往复运动机构 , 转速高 , 输气

6、脉动小 , 零部件少 , 结构简单 , 紧凑 , 质量轻 , 体积小 ;#滑阀可实现无级调节 ; 喷油运行 , 使排温低 , 容积效率高 ; %操作简便 , 易于实现自动化。本文分析了开利半封闭活塞式和螺杆式冷水 机组的特点 , 对比了在不同温度和不同冷量下的 性能 , 为实际使用打下坚实的基础。2 两种冷水机组之特点开利半封闭活塞式冷水机组特点 (主要技术 参数见表 1 :半封闭活塞式压缩机体积小 , 效率高 , 维修 方便。机组采用多台压缩机组合 , 逐台启动 , 在部 分负载运行时 , 节能效果显著。压缩机底部的避 震弹簧 , 使机组防震性能好 ;! 两组独立的双制冷回路 , 当一组发生

7、故障实用节能技术2001能 源工程-或保护装置跳脱时 , 另一组仍能继续运行 , 可靠性 高 ; 利用手动转换开关 , 改变机组各台压缩机 的开、 停机顺序 , 以均衡压缩机的磨损 , 延长机组 的使用寿命 ;#制冷剂液量视窗以颜色显示制冷剂干、 湿 度 , 更方便和容易观察制冷系统 ; 压缩机停机后 , 曲轴箱油电加热器自动加 热 , 防止系统中的润滑油稀释 ;%换热器利用具有内、 外翅片的高效传热管 , 提高热效率 , 降低能耗 ;&电控柜与机组连为一体 , 使安装简便 , 检查 机组和维修方便。自控装置和安全保护连锁电路 确保机组安全、 可靠、 经济运行。表 1 半封闭活塞式冷水

8、机组主要技术参数 机组型号 30HR-16130HR-22530HR-280名义制冷量/kW464698930 /104kcal h -1406080工 质 R22R22R22压机台数 第一回路 234第二回路 234开利半封闭螺杆式冷水机组特点 (主要技术 参数见表 2 :螺杆压缩机的加工、 测量和装配均达到微 米级精度 , 采用内、 外强化的高效传热管使其达到 高效率。采用底部安装滑阀 , 避免了顶部安装可 能产生的磨损。可变的制冷剂节流装置能提供更 优良的部分负荷性能 ;! 先进的自控和监测功能 , 16行 40字符液 晶显示屏 (LID; 噪声较低 , 适用于要求较安静场合 ; #新型

9、 (0 型圈用于螺杆压缩机的密封 , 代替 垫片密封 ; 直螺纹 +(0 型圈代替锥管螺纹联接 ; 采用先进重载轴承 ; 本机组可按部件拆卸 , 由狭窄通道进入安 装机房 , 这对老机房更新机组尤为方便 ; 随机安装 的起动柜 控制柜出厂已接好线 ; 现场可维修 螺杆压缩机与调换压缩机相比 , 大大降低了维护 费用。%无油泵和油冷却器 , 减少维护零件数目。 表 2 半封闭螺杆式冷水机组主要技术参数 机组型号 23XL15023X L20523X L290名义制冷量/kW5307201020 /104kcal h -1456287工 质 R22R22R22额定工况功率 /kW107137188

10、电机冷却方式 直接喷氟利昂液体冷却根据开利公司 30HR 活塞式冷水机组和 23XL 螺杆式冷水机组样本所列的性能参数 , 经过计算 得到表 1和表 2所列两类 机组典型产品的制冷 量、 输入功率和 COP 随冷水出水温度的变化曲线 (图 1图 4 。由图 1可知 , 同一坐标系中的两条 曲线变化都较为相近 , 且不论对活塞式冷水机组 还是螺杆式冷水机组 , 随冷却水进水温度上升 , 它 们的制冷量下降 , 压缩机输入功率上升 , COP 值 降低 ; 而随冷水出水温度上升 , 制冷量增加 , 压缩 机输入功率也上升 , 但制冷量增加快于输入功率 增加 , 所以 COP 值也增加 , 这主要是

11、因为冷凝温 度或蒸发温度上升所产生的后果。图 1 制冷量随冷水出水温度变化曲线图 2 制冷量随冷水出水温度变化曲线由图 2可知 , 随冷水出水温度变化 , 开利螺杆 机组 23XL150曲线比开利活塞机组 30HR-161曲 线陡 ; 而 23XL205曲线要比 30HR-225曲线稍平 坦 (图略 。实用节能技术- -E NERGY E NGINEERING 2001由图 3可知 , 螺杆机组的输入功率随冷水出 水温度变化曲线要比活塞机组的平缓一些。虽然 在本文所选取的机组中 , 螺杆机的制冷量都大于 活塞机 , 但螺杆机组的耗功要比活塞机组的耗功 小 , 并且活塞机比螺杆机曲线更陡。图 3

12、 输入功率随冷水出水温度变化曲线由可知 , (1 开利螺杆机组的 COP 值比开利 活塞机组的 COP 值高 ; (2 开利螺杆机组的 COP 值随冷水温度的变化比开利活塞机组的变化快 , 即 :冷水进水温 度越高 , 螺杆机 COP 值比 活塞机 COP 值越高 ; (3 开利螺杆机组的 COP 值随容量 的增加而上升 , 但开利活塞机组的 COP 值随容量 变化的规律不明显。图 4 COP 值随冷 水出水温度变化曲线4 结 论本文阐明了开利活塞式冷水机组和开利螺杆式冷水机组的特点 , 对比了它们在冷却水进水温 度为 26+、 30+下的 性能。从冷 量范围看 , 螺杆 机组已经步入了活塞机

13、组的领域。从性能比较可 知 , 螺杆机组的耗功较活塞式的小 , COP 值比活 塞式 的高 , 因而其性能也较 活塞式机组的优良。 从对比曲线可知 , 开利螺杆机组的 COP 值随冷量 的变化要比开利活塞机组的 COP 值随冷量的变 化快。, , , , ,报 道(SE-6 超能气问世 替代乙炔气割 、 气焊中国工业气体协会和国家科技部中国技术市场管理促进中心 2001年 4月中旬在西安 车辆厂举办 (环 保节能工业 燃 气现场推广演示会 。在会上 , (SE-6 这个由北京李春玉研发 并被西安 车辆厂、 山海 关桥梁 厂等大 中企业 试用 13年 的替代燃气 , 被证实了可全功能替代乙炔 (

14、气割、 气焊性 能佳 。百 余年来乙 炔一直被用 于气割、 气焊 , 因耗 能量大 (在 产 生过程中要经过六次能源转化 , 安全性差 (燃点较低而 极易爆炸 、 成本高且 (三废 俱全 (废气味 道刺鼻、 废水 废渣严 重 污染地表与地下水 , 早已被大多数发达国家所淘汰。遗憾的是 , 自上世纪 90年代初至今 , 乙 炔这个 (又 老又丑 的 工业燃 气仍在我 国 80%以上 企业用 户中 顽固盘 踞着。 尽管我国政府先后以发文推广新型替代燃气和限制新建乙炔 气厂等举措 , 力图 使钢铁、 机械制造、 冶金 等工业 领域尽 早 淘汰乙炔 , 然而大部分号称 (替代燃气 者不能用来进行 气焊 , 而难以真正完全 (替代 。直至 2000年 8月 , 中国工业气体工业 协会 和国 家科技 部中 国技术 市场 管理促 进中 心在 山海关 桥梁 厂联合 举行 了 (SE-6型超能气 替代乙炔燃气的鉴定会 , 它在气焊气 割中表 现出 (无烟 无味无 毒、 无 回火无 氧化、 火焰 温度高、 焊割 表 面光洁度好 等优异的综合性能 , 而且成本较低 , 引起人 们重视。国家有关部门正考虑在全国范围推广这种环保型燃气。本 刊 报 道浙江省节能协会秘书长扩大会议召开浙江省节能协会于 2001