第五章 螺杆式式制冷压缩机(2)

1、College of Power EngineeringChongqing University第三节 热力性能College of Power EngineeringChongqing University1 1、理论输气量、理论输气量 概念：单位时间内排出的气体量折算为吸入状态下的气体概念：单位时间内排出的气体量折算为吸入状态下的气体容积值（同往复式）。容积值（同往复式）。一、输气量一、输气量n 转子每分钟所转过的齿间容积总和的理论输气量：转子每分钟所转过的齿间容积总和的理论输气量：（5-21）1 1012202vtppqz nVz n Vz1, z2 阳阴转子的齿数；阳阴转子的齿数；Vp

2、01, Vp02 阳阴转子的一个齿间容积，阳阴转子的一个齿间容积，m3；n1, n2 阳阴转子的转速，阳阴转子的转速，r/min.College of Power EngineeringChongqing University 其中其中Cn为面积利用系数；为面积利用系数；C为扭角系数。为扭角系数。 上式表明，上式表明，螺杆式压缩机理论上可以充气的最大容积，在转螺杆式压缩机理论上可以充气的最大容积，在转子直径、长度与转速相同条件下，影响子直径、长度与转速相同条件下，影响qvt的重要因素是的重要因素是Cn，C ，尤其是尤其是Cn ，它是评价转子齿数比和齿形及其组成的型线，它是评价转子齿数比和齿形及

3、其组成的型线优劣的重要指标。优劣的重要指标。221 101020110102001() ()/vtpqz n L aaVz aaDD Ln将式将式5-22（转子长度为（转子长度为L时两转子的齿间容积）、式时两转子的齿间容积）、式5-23（啮合原理）代入式（啮合原理）代入式（5-21）：）：201vtnqC C D Ln（5-24）College of Power EngineeringChongqing Universityqvaqvtv （同往复式）（同往复式） 螺杆式压缩机螺杆式压缩机没有余隙容积没有余隙容积，几乎不存在再膨，几乎不存在再膨胀的容积损失，容积效率随压力比增大无很大胀的容积损

4、失，容积效率随压力比增大无很大下降，这对下降，这对制冷制冷用尤其是用尤其是热泵热泵用压缩机十分有用压缩机十分有利。利。2、实际输气量和容积效率、实际输气量和容积效率College of Power EngineeringChongqing University螺杆式压缩机的容积效率螺杆式压缩机的容积效率 容积效率容积效率（输气系数）表示压缩机转子齿间容积利用程度（输气系数）表示压缩机转子齿间容积利用程度。对螺杆式制冷压缩机，工况不同时，容积效率不同，大致。对螺杆式制冷压缩机，工况不同时，容积效率不同，大致为为0.70.92，小输气量高压比时取下限，大输气量低压比时，小输气量高压比时取下限，大输

5、气量低压比时取上限。取上限。 由于无进、排气阀和余隙容积，新齿形的应用和喷油使密由于无进、排气阀和余隙容积，新齿形的应用和喷油使密封和冷却效果大大改善，故其输气系数比活塞式及其它类型封和冷却效果大大改善，故其输气系数比活塞式及其它类型回转式压缩机都高，且变化平坦。回转式压缩机都高，且变化平坦。College of Power EngineeringChongqing University影响容积效率的主要因素影响容积效率的主要因素q 吸入损失吸入损失 气体经吸入管道和孔口产生的动力损失，使吸入压力气体经吸入管道和孔口产生的动力损失，使吸入压力降低，减少了吸入气体的密度，相应地减少了压缩机吸入降

6、低，减少了吸入气体的密度，相应地减少了压缩机吸入的气体量；的气体量；q 加热损失加热损失 转子和机体受到被压缩后高温气体的加热，具有比吸转子和机体受到被压缩后高温气体的加热，具有比吸入气体高得多的温度。在吸气过程中，低温气体受到吸气入气体高得多的温度。在吸气过程中，低温气体受到吸气管、转子、机体以及喷入油的加热而膨胀，相应减少了压管、转子、机体以及喷入油的加热而膨胀，相应减少了压缩机吸入的气体量；缩机吸入的气体量；q 封闭容积及气体随转子旋转受到的离心力也会影响气封闭容积及气体随转子旋转受到的离心力也会影响气体吸入量。体吸入量。College of Power EngineeringChong

7、qing University影响容积效率的主要因素影响容积效率的主要因素q 泄漏泄漏：影响容积效率的最主要因素：影响容积效率的最主要因素 泄漏位置泄漏位置：转子间啮合间隙，转子与气缸内壁，端盖间隙：转子间啮合间隙，转子与气缸内壁，端盖间隙处等；处等； 泄漏大小泄漏大小：与工况、喷油状态、圆周速度、齿形、间隙大：与工况、喷油状态、圆周速度、齿形、间隙大小及制造精度等有关（即与小及制造精度等有关（即与两转子接触线长度、间隙面积、两转子接触线长度、间隙面积、螺杆喷油温度、喷油量等有关螺杆喷油温度、喷油量等有关）。）。喷油温度低，油粘度加大，则密封效果好喷油温度低，油粘度加大，则密封效果好 ；接触线

8、长度短，；接触线长度短，间隙值小，油温低和增加一定喷油量，有利于容积效率的提间隙值小，油温低和增加一定喷油量，有利于容积效率的提高高 泄漏类型泄漏类型：外泄漏和内泄漏；外泄漏和内泄漏；College of Power EngineeringChongqing University转子与气缸内壁转子与气缸内壁转子间啮合间隙转子间啮合间隙端盖间隙端盖间隙泄漏途径泄漏途径College of Power EngineeringChongqing Universityl 外泄漏外泄漏 基元容积中压力升高的气体向吸气通道或正在吸气的基基元容积中压力升高的气体向吸气通道或正在吸气的基元容积中泄漏（对螺杆压

9、缩机而言为元容积中泄漏（对螺杆压缩机而言为高压气体向吸气管高压气体向吸气管道或正在吸气的齿腔的泄漏）道或正在吸气的齿腔的泄漏），直接影响容积效率；，直接影响容积效率；l 内泄漏内泄漏 具有较高压力基元容积中气体向较低压力的并正在压缩具有较高压力基元容积中气体向较低压力的并正在压缩的基元容积中泄漏（对螺杆压缩机而言为的基元容积中泄漏（对螺杆压缩机而言为与吸气管隔离与吸气管隔离的基元容积间的泄漏）的基元容积间的泄漏），只影响压缩机功耗，对容积效，只影响压缩机功耗，对容积效率几乎没有影响。率几乎没有影响。气体泄漏的种类气体泄漏的种类College of Power EngineeringChongq

10、ing University 螺杆式压缩机是无气阀的容积型回转式压缩机。螺杆式压缩机是无气阀的容积型回转式压缩机。吸吸排气孔口启闭完全为几何结构所决定排气孔口启闭完全为几何结构所决定，以达到控制吸气，以达到控制吸气、压缩、排气和所需要的内压缩压力，故其为具有、压缩、排气和所需要的内压缩压力，故其为具有固定固定内容积比内容积比的压缩机。的压缩机。 活塞式压缩机具有自动吸排气阀，气缸中一旦达到活塞式压缩机具有自动吸排气阀，气缸中一旦达到排气背压，即自动顶开排气阀排气。两者在吸排气控制排气背压，即自动顶开排气阀排气。两者在吸排气控制上有很大差别。上有很大差别。二、内压缩过程二、内压缩过程Colleg

11、e of Power EngineeringChongqing University螺杆式压缩机基元容积的缩小分螺杆式压缩机基元容积的缩小分两个阶段两个阶段进行：进行：l第一阶段：第一阶段：为基元容积内气体的压缩过程，随基元为基元容积内气体的压缩过程，随基元容积逐渐缩小而进行气体压缩；容积逐渐缩小而进行气体压缩；l第二阶段：第二阶段：为排气过程，此时基元容积与排出孔口为排气过程，此时基元容积与排出孔口连通，尽管基元容积仍在缩小，但已不能使气体压连通，尽管基元容积仍在缩小，但已不能使气体压力增高，只是排出气体。力增高，只是排出气体。内压缩过程内压缩过程第一阶段终了后，基元容积与排出孔口连通。当排

12、出孔口压力大于或第一阶段终了后，基元容积与排出孔口连通。当排出孔口压力大于或小于第一阶段终了时基元容积中的气体压力时，则在第二阶段开始前小于第一阶段终了时基元容积中的气体压力时，则在第二阶段开始前的瞬时产生等容膨胀或等容压缩过程，使压力等于背压再继续排气过的瞬时产生等容膨胀或等容压缩过程，使压力等于背压再继续排气过程。程。此现象实质是内外压力比不相等此现象实质是内外压力比不相等。College of Power EngineeringChongqing University内压缩过程内压缩过程基元容积的缩小是在与吸入孔口和排出孔口基元容积的缩小是在与吸入孔口和排出孔口隔绝隔绝的状态的状态下进行

13、时，压缩机有内压缩；反之，在与吸入孔口或排下进行时，压缩机有内压缩；反之，在与吸入孔口或排出孔口出孔口连通连通的状态下进行时，压缩机无内压缩。的状态下进行时，压缩机无内压缩。 ab与与cd为曲线段，表明基元为曲线段，表明基元容积的减少并不随转子的转容积的减少并不随转子的转角变化成正比角变化成正比。该段变化主。该段变化主要与转子的齿的侵入和脱开要与转子的齿的侵入和脱开的多少有关。的多少有关。bc段为直线段，段为直线段，造成此段的原因是因为齿全造成此段的原因是因为齿全部侵入后，接触线的推移造部侵入后，接触线的推移造成的成的。因此基元容积与转角。因此基元容积与转角成正比关系。成正比关系。Colleg

14、e of Power EngineeringChongqing University 轴效率轴效率e 机械效率机械效率m 指示效率指示效率i i受到气体流动所造成的动力损失和压缩机内泄漏受到气体流动所造成的动力损失和压缩机内泄漏影响。影响。三、功率和效率三、功率和效率 螺杆式压缩机功率与效率的定义与计算同螺杆式压缩机功率与效率的定义与计算同第二章相关内容。第二章相关内容。College of Power EngineeringChongqing University 动力损失动力损失气体流动所产生的动力损失与螺杆转子外圆周线速度平方成气体流动所产生的动力损失与螺杆转子外圆周线速度平方成正比。随

15、着圆周速度的提高，动力损失显著增加，正比。随着圆周速度的提高，动力损失显著增加，i下降。下降。 泄漏损失泄漏损失转速提高、泄漏面积减小转速提高、泄漏面积减小(接触线长度减小或间隙尺寸减少接触线长度减小或间隙尺寸减少)，均会使相对泄漏量减少，均会使相对泄漏量减少，i提高。提高。 内、外压力比不等时的附加损失内、外压力比不等时的附加损失压缩机排出压力压缩机排出压力Pd与内压缩终了压力与内压缩终了压力Pi不等时，产生附加损不等时，产生附加损失，使失，使i降低。降低。指示效率的影响因素指示效率的影响因素College of Power EngineeringChongqing University第四

16、节吸排气孔口和输气量调节机构College of Power EngineeringChongqing University一、吸排气孔口设计一、吸排气孔口设计 两个吸气孔口两个吸气孔口l 轴向吸气孔口轴向吸气孔口设置设置在吸气端盖上；在吸气端盖上；l 径向吸气孔口径向吸气孔口开设开设在机体上。在机体上。 两个排气孔口两个排气孔口l 轴向排气孔口轴向排气孔口设置设置在排气端盖上；在排气端盖上；l 径向排气孔口径向排气孔口开设开设在滑阀上。在滑阀上。College of Power EngineeringChongqing University二、输气量调节二、输气量调节 滑阀调节滑阀调节l 螺

17、杆制冷压缩机常用滑阀调节能量，即在两个转子螺杆制冷压缩机常用滑阀调节能量，即在两个转子高压侧，装上一个能够轴向移动的滑阀，来调节能量高压侧，装上一个能够轴向移动的滑阀，来调节能量和卸载启动。和卸载启动。l 原理原理：利用滑阀在螺杆轴向移动，：利用滑阀在螺杆轴向移动，改变螺杆转子的改变螺杆转子的有效工作长度有效工作长度，使能量在，使能量在100100和和l0l0之间连续无级之间连续无级调节，调节，达到输气量调节的目的。达到输气量调节的目的。College of Power EngineeringChongqing University滑阀滑阀转子转子吸气吸气满负荷满负荷( (滑阀关滑阀关) )排

18、气排气滑阀工作原理滑阀工作原理滑阀未移动时，基元容积滑阀未移动时，基元容积100%地吸入制冷剂气体，地吸入制冷剂气体，并经压缩后排出，称为全负荷工作状态；并经压缩后排出，称为全负荷工作状态；College of Power EngineeringChongqing University滑阀滑阀转子转子吸气吸气滑阀工作原理滑阀工作原理只要滑阀稍微向轴向排气端移动一下，就出现旁通口开启只要滑阀稍微向轴向排气端移动一下，就出现旁通口开启，只排出了基元容积，只排出了基元容积Vp的制冷剂气体，其余气体未经压的制冷剂气体，其余气体未经压缩就通过旁通口流入压缩机吸气侧；缩就通过旁通口流入压缩机吸气侧；Col

19、lege of Power EngineeringChongqing University滑阀滑阀转子转子吸气吸气部分负荷部分负荷( (滑阀开滑阀开) )排气排气滑阀工作原理滑阀工作原理此时转子在滑阀固定端部分长度失去了有效工作能力，螺此时转子在滑阀固定端部分长度失去了有效工作能力，螺杆转子有效工作长度减少（其值为滑阀固定端长度加上滑杆转子有效工作长度减少（其值为滑阀固定端长度加上滑阀轴向移动的距离阀轴向移动的距离, ,起到调节输气量作用；起到调节输气量作用；College of Power EngineeringChongqing University滑阀调节的过程滑阀调节的过程 当滑阀向排

20、出端移动，制冷量随排量的减少而连续当滑阀向排出端移动，制冷量随排量的减少而连续降低，能量可进行无级调节。当降低，能量可进行无级调节。当旁通口旁通口接近排气孔口时，接近排气孔口时，螺杆工作长度接近于零，可实现螺杆工作长度接近于零，可实现卸载启动卸载启动。College of Power EngineeringChongqing Universityl 旁通口一开启，理论输气量有旁通口一开启，理论输气量有突降（实线），它包括固定端在突降（实线），它包括固定端在内的转子有效长度缩短。但在实内的转子有效长度缩短。但在实际运行中输气量是平稳减少的（际运行中输气量是平稳减少的（虚线）虚线） 。l 滑阀调节

21、输气量几乎可在滑阀调节输气量几乎可在10%-10%-100%100%范围内连续进行，调节过程范围内连续进行，调节过程中，功率与输气量在中，功率与输气量在5050以上负以上负荷运行时几乎成正比关系，但在荷运行时几乎成正比关系，但在5050以下，性能系数会大幅下降以下，性能系数会大幅下降，经济性较差。，经济性较差。滑阀调节的特点滑阀调节的特点College of Power EngineeringChongqing University滑阀调节的控制滑阀调节的控制l 滑阀轴向移动的动作是根据滑阀轴向移动的动作是根据吸气压力吸气压力和和温度温度，通过液压传，通过液压传动机构完成的；动机构完成的；l

22、滑阀同液压缸的活塞连成一体，由液压泵供油推动液压活滑阀同液压缸的活塞连成一体，由液压泵供油推动液压活塞带动滑阀沿轴向左右移动，供油过程控制元件是四通电磁塞带动滑阀沿轴向左右移动，供油过程控制元件是四通电磁阀。阀。 College of Power EngineeringChongqing University滑阀照片滑阀照片College of Power EngineeringChongqing University 塞柱阀调节塞柱阀调节 当制冷量减少的，塞柱阀下落，基当制冷量减少的，塞柱阀下落，基元容积内一部分制冷剂气体就旁通元容积内一部分制冷剂气体就旁通到吸气口。输气量继续减少，塞柱到吸

23、气口。输气量继续减少，塞柱阀阀2再下落；再下落； 塞柱阀升降是通过电磁阀控制液压塞柱阀升降是通过电磁阀控制液压泵中油的进出来实现的；泵中油的进出来实现的； 柱塞阀调节输气量只能实现有级调柱塞阀调节输气量只能实现有级调节，图中调节负荷仅有节，图中调节负荷仅有75和和50%两档，此调节方法常用于中小型螺两档，此调节方法常用于中小型螺杆式压缩机。杆式压缩机。 输气量调节输气量调节 采用滑阀或塞柱阀除可调节输气量外，还具有采用滑阀或塞柱阀除可调节输气量外，还具有卸载启动卸载启动功能，功能，使压缩机在空载或低负荷时启动，改善了启动条件。使压缩机在空载或低负荷时启动，改善了启动条件。 College of

24、 Power EngineeringChongqing University 调节原因调节原因 螺杆压缩机压缩终了压力螺杆压缩机压缩终了压力Pcyd往往不等于排气管道压力往往不等于排气管道压力Pdk ，带来，带来等容压缩等容压缩和和等容膨胀等容膨胀的额外功耗，有必要进行的额外功耗，有必要进行内容积比调节来实现内容积比调节来实现Pcyd等于等于Pdk，以适应螺杆式压缩机以适应螺杆式压缩机在不同工况下运行。在不同工况下运行。 调节方法调节方法 早期：根据常用工况要求，提供不同内压缩比的机器，早期：根据常用工况要求，提供不同内压缩比的机器，即更换不同径向排气孔口的滑阀，或同时更换排气端座；即更换不同

25、径向排气孔口的滑阀，或同时更换排气端座； 对工况变化范围大的机组（如热泵机组）：实现内容积对工况变化范围大的机组（如热泵机组）：实现内容积比随工况变化进行比随工况变化进行无级自动调节无级自动调节或或两档调节两档调节。三、内容积比调节三、内容积比调节College of Power EngineeringChongqing University1. 滑阀内容积比调节（无级调节）滑阀内容积比调节（无级调节） 输气量调节滑阀输气量调节滑阀1和内容积比调节滑阀和内容积比调节滑阀3都能左右独立移动；都能左右独立移动； 滑阀滑阀1的移动可以无级调节输气量和卸载启动，而滑阀的移动可以无级调节输气量和卸载启动

26、，而滑阀1和和3联联动可以进行无级内容积比调节。动可以进行无级内容积比调节。 在进行内容积比调节时，设有径向在进行内容积比调节时，设有径向排气孔口的输气量调节滑阀排气孔口的输气量调节滑阀1向左边移向左边移动，则排气孔口缩小，此时，内容积动，则排气孔口缩小，此时，内容积比调节滑阀比调节滑阀3也必须向左移动，紧靠滑也必须向左移动，紧靠滑阀阀1； 在进行输气量调节时，滑阀在进行输气量调节时，滑阀1向左移向左移动，滑阀动，滑阀3则通过油孔则通过油孔5放油，脱离滑放油，脱离滑阀阀1，造成两滑阀有一定间距，制冷剂，造成两滑阀有一定间距，制冷剂气体在两滑阀之间旁通。气体在两滑阀之间旁通。1347562Col

27、lege of Power EngineeringChongqing University2. 滑阀内容积比调节（两档调节）滑阀内容积比调节（两档调节）调节系统将内容积比分高低两档，与滑阀连续调节相比，理调节系统将内容积比分高低两档，与滑阀连续调节相比，理论效率有所降低，但由于系统简单可靠，不受输气量调节影论效率有所降低，但由于系统简单可靠，不受输气量调节影响，两档调节实际运行总效率比滑阀连续调节高。响，两档调节实际运行总效率比滑阀连续调节高。 调节装置由一个调节装置由一个控制活塞机构控制活塞机构1、油活塞、油活塞2和内容积比调节滑阀和内容积比调节滑阀3组成，控制活塞机构组成，控制活塞机构有通

28、道与压缩机高、低压腔分别相连，根据有通道与压缩机高、低压腔分别相连，根据工况参数所对应的压力变化，打开或关闭控工况参数所对应的压力变化，打开或关闭控制油活塞位置的液压油路。制油活塞位置的液压油路。 当需要在高容积比工作时，高压油路作用当需要在高容积比工作时，高压油路作用，使内容积比调节滑阀推上，使内容积比调节滑阀推上，缩小了排气道缩小了排气道口，使压缩气体推迟了与排气通道沟通的位口，使压缩气体推迟了与排气通道沟通的位置，内容积比提高；反之，高压油排出，使置，内容积比提高；反之，高压油排出，使内容积比调节滑阀退下，压缩气体与排气通内容积比调节滑阀退下，压缩气体与排气通道沟通位置提前，实现低内容积

29、比运行。道沟通位置提前，实现低内容积比运行。College of Power EngineeringChongqing University第六节 开启式和封闭式螺杆压缩机College of Power EngineeringChongqing University一、开启式螺杆压缩机一、开启式螺杆压缩机 （Open type） 1. 开启式压缩机的优点开启式压缩机的优点 压缩机与电动机相分离，使压缩机的适用工况范围更广。压缩机与电动机相分离，使压缩机的适用工况范围更广。 同一台压缩机，可以适应不同制冷剂，除了采用卤代烃制冷同一台压缩机，可以适应不同制冷剂，除了采用卤代烃制冷剂外，通过更改部

30、分零件的材质，还可采用氨作制冷剂。剂外，通过更改部分零件的材质，还可采用氨作制冷剂。 可根据不同的制冷剂和使用工况条件，配用不同容量的电动可根据不同的制冷剂和使用工况条件，配用不同容量的电动机。机。 易损件少，无吸排气阀，无膨胀过程，单级压力比大，对液易损件少，无吸排气阀，无膨胀过程，单级压力比大，对液击不敏感击不敏感。2. 缺点缺点 噪声大；噪声大； 制冷剂容易泄漏；制冷剂容易泄漏； 油路系统复杂。油路系统复杂。College of Power EngineeringChongqing University3. 发展趋势和研究成果发展趋势和研究成果 普遍采用内容积比调节机构；普遍采用内容积比

31、调节机构； 采用单机双级压缩；采用单机双级压缩； 开启式螺杆压缩机的小型化。开启式螺杆压缩机的小型化。College of Power EngineeringChongqing University二、半封闭式螺杆压缩机二、半封闭式螺杆压缩机 (Semi-hermetic)1. 特点特点 压缩机的阴阳转子都采用压缩机的阴阳转子都采用6：5或或7：5齿数；齿数； 油分离器与主机做成一体；油分离器与主机做成一体； 内置电动机靠制冷剂气体冷却；内置电动机靠制冷剂气体冷却； 压差供油；压差供油； 无油冷却系统。无油冷却系统。College of Power EngineeringChongqing U

32、niversityCollege of Power EngineeringChongqing University喷射液体制冷剂以降低排气温度喷射液体制冷剂以降低排气温度 采用原因：采用原因： 当风冷及热泵机组使用工况较恶劣，在当风冷及热泵机组使用工况较恶劣，在高的冷凝压力和高的冷凝压力和低的蒸发压力时低的蒸发压力时，排气和润滑油温度或内置电动机温度会过，排气和润滑油温度或内置电动机温度会过高，造成保护装置动作，压缩机停机。为了保证压缩机能在高，造成保护装置动作，压缩机停机。为了保证压缩机能在工作界限范围内运行，可采用喷射液体制冷剂进行冷却降温。工作界限范围内运行，可采用喷射液体制冷剂进行冷却

33、降温。 College of Power EngineeringChongqing University三、全封闭式螺杆压缩机三、全封闭式螺杆压缩机 (Semi-hermetic)1. 特点特点 制冷量较小，制冷量较小， 内置电动机靠制冷剂气体冷却；内置电动机靠制冷剂气体冷却； 压差供油；压差供油； 无专门的油分离器。无专门的油分离器。2. 主要制造商主要制造商 Dunham-Bush (USA) Bitzer (Germany)College of Power EngineeringChongqing UniversityHermetic vertical screw compressor

34、1. Hermetic vertical screw compressor2. Flooded evaporator3. Unique economizer circulating system4. Multiple compressors share single refrigerating loop5. Unique oil return system6. Effective oil balancing system7. Liquid-level sensor controlled by modulating motor + ball valve and throttle mechanis

35、m8. WCFXHP unit adapted for Environmental protection refrigerant R134a9. Advanced PLC controlFeatures: College of Power EngineeringChongqing University第七节 螺杆式压缩机装置系统College of Power EngineeringChongqing University 为保证螺杆式制冷压缩机的正常运转，必须配置相应为保证螺杆式制冷压缩机的正常运转，必须配置相应的的辅助机构辅助机构，如润滑油分离和冷却，能量调节控制装置，如润滑油分离和冷却，

36、能量调节控制装置，安全保护装置和监控仪表等。通常生产厂多将压缩机、驱安全保护装置和监控仪表等。通常生产厂多将压缩机、驱动电机及上述辅助机构组装成机组，称动电机及上述辅助机构组装成机组，称螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机组组。一、螺杆式压缩机机组一、螺杆式压缩机机组College of Power EngineeringChongqing University由蒸发器来的制冷剂气体由蒸发器来的制冷剂气体，经过滤器，经过滤器1、吸气止逆、吸气止逆阀阀2进入螺杆式压缩机进入螺杆式压缩机3的的吸入口，气体压缩过程中吸入口，气体压缩过程中，油在滑阀或机体适当位，油在滑阀或机体适当位置喷入，气油混合物经过

37、置喷入，气油混合物经过压缩后，由排气口排出，压缩后，由排气口排出，通过排气止逆阀通过排气止逆阀4进入一进入一次油分离器次油分离器5，气油分离，气油分离后，气体通过阀后，气体通过阀6进入二进入二次油分离器次油分离器7，继续油气，继续油气分离，气体排入冷凝器。分离，气体排入冷凝器。一、螺杆式压缩机机组一、螺杆式压缩机机组College of Power EngineeringChongqing UniversityCollege of Power EngineeringChongqing University二、带经济器的螺杆式制冷压缩机系统二、带经济器的螺杆式制冷压缩机系统 采用经济器的原因：采

38、用经济器的原因： 螺杆式制冷压缩机随压力比的增大泄漏损失急速增加；低温工况下螺杆式制冷压缩机随压力比的增大泄漏损失急速增加；低温工况下运行时效率显著降低。运行时效率显著降低。 目的：目的：l 扩大螺杆压缩机使用范围，改善低温工况性能，提高效率；扩大螺杆压缩机使用范围，改善低温工况性能，提高效率；l 增加制冷量、制热量、性能系数，在压差比较大的工况下效果增加制冷量、制热量、性能系数，在压差比较大的工况下效果显著。显著。 原理：原理： 利用螺杆制冷压缩机吸气、压缩、排气单向进行的特点，在机壳或利用螺杆制冷压缩机吸气、压缩、排气单向进行的特点，在机壳或端盖的适当位置端盖的适当位置开设补气口开设补气口

39、，使转子基元容积在压缩过程的某一转，使转子基元容积在压缩过程的某一转角范围，与补气口相通，使系统中增设的中间容器角范围，与补气口相通，使系统中增设的中间容器（经济器）（经济器）内的内的闪发性气体通过补气口进入基元容积中。这样，闪发性气体通过补气口进入基元容积中。这样，单级螺杆压缩机按单级螺杆压缩机按双级制冷循环工作双级制冷循环工作，达到节能的效果。，达到节能的效果。College of Power EngineeringChongqing Universityl 自冷凝器来的工质液体分为两支自冷凝器来的工质液体分为两支流：一支流经节流阀，压力降至中流：一支流经节流阀，压力降至中间压力间压力P

40、Pm m，流入经济器，另一支直流入经济器，另一支直接流入经济器内部盘管；接流入经济器内部盘管；l 流经节流阀的液体流量，由流经节流阀的液体流量，由P Pm m大大小来调节节流阀开启度加以控制，小来调节节流阀开启度加以控制，流过节流阀后成为低温两相制冷剂流过节流阀后成为低温两相制冷剂，与盘管内高温液体制冷剂进行热，与盘管内高温液体制冷剂进行热交换，成为过热蒸气，直接进入压交换，成为过热蒸气，直接进入压缩机补气口；缩机补气口；l 经过此循环，流入蒸发器液体工经过此循环，流入蒸发器液体工质的过冷度增加，在蒸发器中吸收质的过冷度增加，在蒸发器中吸收外界的热量增加，外界的热量增加，制冷机的制冷量制冷机的

41、制冷量和热泵的制热量增加和热泵的制热量增加。1. 经济器一级节流制冷循环（图经济器一级节流制冷循环（图a）College of Power EngineeringChongqing Universityn 流经节流阀的液体流量，由流经节流阀的液体流量，由液位控制器液位控制器LCLC调节节流阀开启调节节流阀开启度加以控制，流过节流阀后进度加以控制，流过节流阀后进入经济器闪发，并冷却流入盘入经济器闪发，并冷却流入盘管中的高压液体制冷剂，然后管中的高压液体制冷剂，然后以中间压力为以中间压力为P Pm m的闪发气体进的闪发气体进入压缩机补气口；入压缩机补气口；n 经过此循环，流入蒸发器液经过此循环，流

42、入蒸发器液体工质的过冷度增加，在蒸发体工质的过冷度增加，在蒸发器中吸收外界的热量增加，器中吸收外界的热量增加，制制冷机的制冷量和热泵的制热量冷机的制冷量和热泵的制热量增加增加。2. 经济器一级节流制冷循环（图经济器一级节流制冷循环（图b）College of Power EngineeringChongqing Universityn 来自冷凝器的液体工来自冷凝器的液体工质全部经过一级节流阀质全部经过一级节流阀进入经济器；进入经济器；n 在经济器中液体工质在经济器中液体工质的液位由液位控制器的液位由液位控制器LCLC加控制，其闪发蒸气再加控制，其闪发蒸气再经过节流阀，成为中间经过节流阀，成为中

43、间压力压力P Pm m后进入压缩机补后进入压缩机补气口气口n 此时经济器中大部分此时经济器中大部分液体制冷剂过冷度增加液体制冷剂过冷度增加，流入蒸发器时，吸收，流入蒸发器时，吸收热量增加，同样增加制热量增加，同样增加制冷量和制热量。冷量和制热量。3. 经济器二级节流制冷循环（图经济器二级节流制冷循环（图c）College of Power EngineeringChongqing University 一级节流（图一级节流（图a,b) 来自贮液器的制冷剂液体分为两支；一小支流经节流阀降压，到经来自贮液器的制冷剂液体分为两支；一小支流经节流阀降压，到经济器中吸热而产生闪发性气体，经中间补气口进入

44、正处在压缩初始阶济器中吸热而产生闪发性气体，经中间补气口进入正处在压缩初始阶段的基元容积中，与原有气体混合继续被压缩；另一支主流流过经济段的基元容积中，与原有气体混合继续被压缩；另一支主流流过经济器中盘管放热而过冷，然后经节流阀节流进入蒸发器中制冷；器中盘管放热而过冷，然后经节流阀节流进入蒸发器中制冷； 进入蒸发器的主流制冷剂液体只经一次节流进入蒸发器的主流制冷剂液体只经一次节流，且节流前与进入补气，且节流前与进入补气口的气体存在温差口的气体存在温差t。 二级节流（图二级节流（图c) 来自贮液器的制冷剂液体经节流阀至经济器中，上部产生的闪发气来自贮液器的制冷剂液体经节流阀至经济器中，上部产生的

45、闪发气体通过补气口进入处在压缩阶段的基元容积中，与原有气体混合继续体通过补气口进入处在压缩阶段的基元容积中，与原有气体混合继续被压缩；部液体经节流阀二次节流后，进入蒸发器制冷；被压缩；部液体经节流阀二次节流后，进入蒸发器制冷； 进入蒸发器的制冷剂液体经过二次节流进入蒸发器的制冷剂液体经过二次节流，且二次节流前与进入补气，且二次节流前与进入补气口的气体温度相同。口的气体温度相同。 4. 经济器一级节流与二级节流制冷循环对比经济器一级节流与二级节流制冷循环对比College of Power EngineeringChongqing University5. 带经济器的螺杆式制冷压缩机带经济器的螺

46、杆式制冷压缩机 配经济器的系统中，从冷凝配经济器的系统中，从冷凝器或贮液器出来的液体，并不器或贮液器出来的液体，并不直接送节流阀节流，而是首先直接送节流阀节流，而是首先进入经济器冷却器中进一步冷进入经济器冷却器中进一步冷却，出来后的液体工质的温度却，出来后的液体工质的温度可下降数十度，制冷量将得到可下降数十度，制冷量将得到提高。提高。经济器冷却器中液体的经济器冷却器中液体的冷却，是依靠经辅助节流阀节冷却，是依靠经辅助节流阀节流后进入经济器中的中压液体流后进入经济器中的中压液体工质，它吸收高压液体工质的工质，它吸收高压液体工质的热量而蒸发，蒸发出来的中压热量而蒸发，蒸发出来的中压气体被螺杆压缩机

47、的中间补气气体被螺杆压缩机的中间补气口吸走。口吸走。College of Power EngineeringChongqing University 无论一次节流还是二次节流，都是使进入蒸发器的制冷无论一次节流还是二次节流，都是使进入蒸发器的制冷剂剂过冷过冷，因而制冷量增加。同时补气后使基元容积中气，因而制冷量增加。同时补气后使基元容积中气体质量增加，压缩功增大。但增大速率比制冷量增加得体质量增加，压缩功增大。但增大速率比制冷量增加得慢，所以制冷系数提高，具有节能效果；慢，所以制冷系数提高，具有节能效果； 节能效益大小与工质性质及工况有关，低温工况下节能节能效益大小与工质性质及工况有关，低温工

48、况下节能效果十分显著，当冷凝温度不变，蒸发温度越低时，其效果十分显著，当冷凝温度不变，蒸发温度越低时，其循环的制冷系数提高越多；循环的制冷系数提高越多； （据有关文献介绍，对于蒸发温度在（据有关文献介绍，对于蒸发温度在1540范围内的低温工况，制范围内的低温工况，制冷量增大冷量增大19-44，制冷系数提高，制冷系数提高730。）。） 带经济器的螺杆制冷机能适应较宽的运行条件，单级压带经济器的螺杆制冷机能适应较宽的运行条件，单级压力比大，是热泵机组最理想的主机，且容易控制，同双力比大，是热泵机组最理想的主机，且容易控制，同双级压缩机比较，系统简单占地少。级压缩机比较，系统简单占地少。6. 几点说

49、明几点说明College of Power EngineeringChongqing University 令不带经济器螺杆式压缩机制令不带经济器螺杆式压缩机制冷量和功耗为冷量和功耗为1（100%），），蒸蒸发温度越低，带经济器螺杆机发温度越低，带经济器螺杆机效果更好，即冷量增加多，功效果更好，即冷量增加多，功耗增加相应较少，制冷系数得耗增加相应较少，制冷系数得到较大提高。到较大提高。 7. 带经济器的螺杆式压缩机的性能带经济器的螺杆式压缩机的性能College of Power EngineeringChongqing University三、喷液螺杆式压缩机系统三、喷液螺杆式压缩机系统 螺

50、杆式压缩机喷液或喷油，是利用了它对湿行程不敏感，即不螺杆式压缩机喷液或喷油，是利用了它对湿行程不敏感，即不怕带液运行的优点而实施的。怕带液运行的优点而实施的。 由于油的由于油的降温密封降温密封作用，在螺杆式压缩机运行中喷入大量的润作用，在螺杆式压缩机运行中喷入大量的润滑油，提高了压缩机的性能。然而，对于油的处理上，却增加了滑油，提高了压缩机的性能。然而，对于油的处理上，却增加了油分离器和油冷却器等设备，使得机组笨重庞大，与螺杆式压缩油分离器和油冷却器等设备，使得机组笨重庞大，与螺杆式压缩机主机结构简单、体积小、质量轻极不相称，尤其是中小型封闭机主机结构简单、体积小、质量轻极不相称，尤其是中小型

51、封闭式压缩机。式压缩机。 在压缩机压缩过程中用在压缩机压缩过程中用喷射制冷剂液体喷射制冷剂液体代替代替喷油喷油，借此省去油，借此省去油冷却器，缩小油分离器，并且喷液冷却能使排气温度下降，防止冷却器，缩小油分离器，并且喷液冷却能使排气温度下降，防止封闭式压缩机电动机因排气温度过高引起保护装置动作而停机。封闭式压缩机电动机因排气温度过高引起保护装置动作而停机。College of Power EngineeringChongqing University1压缩机压缩机 2油分离器油分离器 3冷凝器冷凝器 4储液器储液器 5调节阀调节阀 6节流阀节流阀 7蒸发器蒸发器 在螺杆式压缩机气缸中间在螺杆式

52、压缩机气缸中间开设孔口，将制冷剂液体与开设孔口，将制冷剂液体与润滑油混合后一起喷入压缩润滑油混合后一起喷入压缩机转子中，液体制冷剂吸收机转子中，液体制冷剂吸收压缩热并冷却润滑油。压缩热并冷却润滑油。 喷液不影响螺杆式压缩机喷液不影响螺杆式压缩机在蒸发压力下吸入气体量，在蒸发压力下吸入气体量，虽然有极小部分制冷剂未参虽然有极小部分制冷剂未参与制冷，但对制冷量降低却与制冷，但对制冷量降低却很小，轴功率增加也甚微。很小，轴功率增加也甚微。喷液系统原理图喷液系统原理图College of Power EngineeringChongqing University四、多台主机并联运转系统四、多台主机并联

53、运转系统 在同一系统中采用多台螺杆式压缩机并联来代替单台机在同一系统中采用多台螺杆式压缩机并联来代替单台机运行，在调节工况时，可以节省功率，特别是在较大输气运行，在调节工况时，可以节省功率，特别是在较大输气量的系统中尤为有利。量的系统中尤为有利。 近几年多台主机并联运转系统取得很大发展，其适用冷近几年多台主机并联运转系统取得很大发展，其适用冷量范围为量范围为2401500kW。优点：优点： 可以用较少的机型来满足不同输气量的需要，便于制造可以用较少的机型来满足不同输气量的需要，便于制造厂生产，降低成本；厂生产，降低成本； 使用时可以逐台启动主机，对电网冲击小，启动装置的使用时可以逐台启动主机，

54、对电网冲击小，启动装置的要求低；要求低； 运转效率可以提高，当其中某一台主机出现故障时，可运转效率可以提高，当其中某一台主机出现故障时，可以单独维修而系统仍可以维持运转。以单独维修而系统仍可以维持运转。College of Power EngineeringChongqing University第八节 单螺杆式压缩机College of Power EngineeringChongqing University一、工作原理一、工作原理l 容积型回转式压缩机，由一根螺杆和两个星轮组成；容积型回转式压缩机，由一根螺杆和两个星轮组成；l 由螺杆转子齿间凹槽、星轮和气缸内壁组成独立的基元容积由螺杆转

55、子齿间凹槽、星轮和气缸内壁组成独立的基元容积，随着转子和星轮不断移动，基元容积大小发生周期性变化。，随着转子和星轮不断移动，基元容积大小发生周期性变化。l 没有吸、排气阀。没有吸、排气阀。l 工作过程包括吸气、压缩、排气过程。工作过程包括吸气、压缩、排气过程。 单螺杆压缩机由螺杆槽、单螺杆压缩机由螺杆槽、气缸内壁、星轮形成一独立的气缸内壁、星轮形成一独立的基元容积基元容积，相当于往复式压缩，相当于往复式压缩机的气缸容积。随着转子和星机的气缸容积。随着转子和星轮不断移动，基元容积的大小轮不断移动，基元容积的大小发生周期性变化。发生周期性变化。College of Power Engineerin

56、gChongqing Universityl 相同：相同：产生内压缩不足或产生内压缩不足或过剩，消耗额外功；过剩，消耗额外功；l 不同：不同：其两侧对称配置星其两侧对称配置星轮分别构成双工作腔，各自轮分别构成双工作腔，各自完成吸气、压缩和排气过程完成吸气、压缩和排气过程。因此，单螺杆式压缩机一。因此，单螺杆式压缩机一个基元容积在转子旋转一周个基元容积在转子旋转一周内完成了两个吸气、压缩和内完成了两个吸气、压缩和排气工作过程。排气工作过程。与双螺杆式压缩机的异同与双螺杆式压缩机的异同College of Power EngineeringChongqing University工作过程工作过程l 在螺杆的转动过程中，螺杆槽的吸在螺杆的转动过程中，螺杆槽的吸气端从离开星轮开始，其槽腔的容积气端从离开星轮开始，其槽腔的容积开始逐渐增大，制冷