第四章-滚动转子式制冷压缩机课件

第四章滚动转子式制冷压缩机第四章滚动转子式制冷压缩机1掌握的主要内容1、工作原理、基元容积和压力的变化关系2、热力性能3、受力分析4、输气量调节掌握的主要内容1、工作原理、2第一节工作过程和结构特点结构特点第一节工作过程和结构特点结构特点3几个特征角及其影响：吸气孔口后边缘角构成吸气封闭容积，引起低压或真空吸气孔口前边缘角引起吸气回流排气孔口后边缘角影响余隙容积的大小排气孔口前边缘角构成排气封闭容积，造成再压缩。排气开始角决定了压缩比的大小工作过程切点的左侧,膨胀切点的右侧,压缩排气结束排气开始吸气结束吸气开始压缩开始几个特征角及其影响：吸气孔口后边缘角吸气孔口前边缘角排气孔口4容积—转角和压力—转角图容积—转角和压力—转角图5主要结构形式及特点立式结构消声器平衡块储液器吸气管排气管离心泵油。固定方式：气缸与机壳焊接在一起。储液器的作用：气液分离、储存制冷剂和润滑油、缓冲吸气压力脉动电机冷却：机壳内充满高压气体，吸气直接进入压缩机，减少了吸气过热，排气温度不高，冷却电机主要结构形式及特点立式结构消声器平衡块储液器吸气管排气管离心6卧式结构排气消声器：由辅轴承和薄钢板组成的空腔组成。供油机构：靠吸油和排油流体二极管将油从底部吸入通过供油管攻油。主轴承固定方式：主轴承与机壳焊成一体。吸油二极管排油二极管卧式结构排气消声器：由辅轴承和薄钢板组成的空腔组成。供油机构7变频滚动式压缩机3、固定方式：气缸与机壳焊接在一起变频电机平衡块排气阀消声器消声孔滑阀回油管特点：1、变频调速进行无级能量调节频率调节范围30~120Hz，转速1600~6200rpm.2、对转速范围宽的适应性：采取一些减振和消声措施。平衡块降低高速时引起的振动。曲轴的表面处理。变频滚动式压缩机3、固定方式：气缸与机壳焊接在一起变频电机平8双缸全封闭滚动转子式压缩机排气管吸气管双缸双转子排气消声器特点：动力平衡性好双转子使负荷扭矩的变化平缓，减振，适用于大功率。固定方式：气缸和电机热套在机壳上+气缸与机壳焊接。双缸全封闭滚动转子式压缩机排气管吸气管双缸双转子排气消声器特9滚动转子式压缩机的特点与趋势适用于小型冰箱和空调。优缺点：零部件少，尺寸紧凑，重量轻。效率对磨损和间隙敏感，气缸的利用率不高，压机和电机与机壳的刚性固定，减振更必要.变频压缩机：在日本，变频房间空调器是主流机型，容量范围在进一步扩大。双缸双转子式：新机型，减小在低速范围内的振动。提高经济性和可靠性：提高生产加工和装配技术，使装配间隙合适，最小化机械损失和气体压缩损失，开发高效率的电机。滚动转子式压缩机的特点与趋势适用于小型冰箱和空调。优缺点：零10第二节主要热力性能参数一、气缸工作容积的规律滑片的运动滚动转子式压缩机运动机构示意图设计时一般R和相对偏心矩τ作为结构参数确定下来第二节主要热力性能参数一、气缸工作容积的规律滚动转子式压缩11滑片的运动关系运动位移:运动速度:运动加速度:根据几何关系，滑片与转子触点的运动关系：滑片的运动关系运动位移:运动速度:运动加速度:根据几何关系，12气缸容积变化规律压缩机每转一微小角度，吸气面积增加一微小梯形面积。不计滑片厚度时，吸气缸横截面积：气缸容积变化规律压缩机每转一微小角度，吸气面积增加一微小梯形13气缸容积变化规律计滑片厚度时，滑片伸入气缸中所占据的面积：bO’l2l1滑片局部放大ABxrxα1矩形面积弦顶面积压缩和排气缸横截面积：气缸工作横截面积：吸气缸横截面积：气缸容积变化规律计滑片厚度时，滑片伸入气缸中所占据的面积：b14吸气和压缩容积的变化关系转子长度若不计滑片厚度，则吸气和压缩容积的变化关系转子长度若不计滑片厚度，则15吸气和压缩容积的变化曲线设计特点:1、相对偏心距τ影响气缸利用率，2、吸排气孔口位置吸气口位置排气口位置吸气和压缩容积的变化曲线设计特点:1、相对偏心距τ影响气缸利16二、输气量及其影响因素1.理论容积输气量:气缸工作容积:2.实际容积输气量:容积效率:滚动转子式压缩机的容积效率比往复式压缩机的大.二、输气量及其影响因素1.理论容积输气量:气缸工作容积:2171)容积系数滚动转子式压缩机的容积系数较往复式的大1)在θ=4π-γ时,切点T以上封存的容积2)排气阀座孔的容积3)排气孔口附近及以上的气缸被削去的部分(减小过度压缩).余隙容积小,膨胀过程短,压比大,绝热膨胀.排气结束排气开始吸气结束吸气开始压缩开始余隙容积的组成:1)容积系数滚动转子式压缩机的容积系数较往复式的大1)在θ=182.压力系数3.温度系数吸气通过吸气管直接进入气缸,因吸气管处于高温高压的机壳中,吸入气体仍被加热.滚动转子式压缩机无吸气阀,吸气压缩损失小,压力系数约为1.4.泄漏系数泄漏途径:1)转子与气缸的切点处、滑片与转子的接触点处的径向间隙。2)转子两端面处的轴向间隙。3）滑片两端面的轴向间隙。系数随转速变化。滚动转子式压缩机的泄漏系数较往复压缩机的小。2.压力系数3.温度系数吸气通过吸气管直接进入气缸,因吸气管195.回流系数压缩开始吸气结束2π~2π+β吸气回流过程5.回流系数压缩开始吸气结束2π~2π+β吸气回流过程20压缩结束或排气开始压缩开始压缩过程三、压缩过程对多变压缩过程：状态点压缩结束压缩开始压缩过程三、压缩过程对多变压缩过程：状态21压缩过程中的压力—转角关系忽略排气阀阻力和滑片厚度。压缩结束或排气开始对多变压缩过程：压缩过程中的压力—转角关系忽略排气阀阻力和滑片厚度。压缩22压力—转角曲线压力—转角曲线23四、功率和效率1.等熵功率2.指示功率四、功率和效率1.等熵功率2.指示功率24第三节受力分析及主要结构参数一、转子的受力分析吸气口排气口elL11.作用于转子上的气体力的合力：由几何关系：对三角形AOO1有：故第三节受力分析及主要结构参数一、转子的受力分析吸气口排气口25吸气口排气口elL1利用关系：可求得力的作用面宽度：1.气体力（N）气体力构成轴承的负荷并使转子弯曲吸气口排气口elL1利用关系：可求得力的作用面宽度：1.气体262.阻力矩(N.m)和飞轮矩吸气口排气口elL12)气体力产生的阻力矩:1)摩擦力产生的阻力矩:摩擦功率总阻力矩：注意转子的旋转方向！2.阻力矩(N.m)和飞轮矩吸气口排气口elL12)气体27转子所受气体力和阻力矩的变化曲线图M—θ曲线下的面积为压缩机的轴功率：排气开始时峰值确定轴承的最大负荷阻力矩驱动力矩飞轮矩转子所受气体力和阻力矩的变化曲线图M—θ曲线下的面积为压缩机283.旋转惯性力及力矩的平衡滚动转子电动机转子ab1）单缸机的平衡惯性力的平衡惯性力矩的平衡平衡块质量：注意：在平衡惯性力的同时,应平衡力矩。质量应加装在电机转子的两端。3.旋转惯性力及力矩的平衡滚动转子电动机转子ab1）单缸机292）双缸机的平衡惯性力的（静）平衡惯性力矩的（动）平衡若两转子的惯性力相等，则只需对力矩进行平衡滚动转子电动机转子L1L4L2L32）双缸机的平衡惯性力的（静）平衡惯性力矩的（动）平衡若两转30二、滑片的受力分析滑片所受横向气体力滑片所受纵向气体力弹簧力往复惯性力弹簧力保证滑片始终与转子接触忽略摩擦力二、滑片的受力分析滑片所受横向气体力滑片所受纵向气体力弹簧力31三、主要结构参数主要结构参数：气缸直径D、气缸（或转子）的长度L、转子相对偏心距τ(=e/R)、相对气缸长度μ(=L/D)。结构参数根据热力计算确定。1.气缸直径D气缸工作容积制冷量和工况已知，进行热力计算确定参数间的关系：设计参数三、主要结构参数主要结构参数：气缸直径D、气缸（或转子）的长322.相对偏心距和相对气缸长度1）相对偏心距τ的影响：滑片位移：滑片侧面的气体力：转子的气体力：a)τ愈大，气缸的有效利用率愈大b)τ愈大，滑片的气体力增加，而转子所受气体力愈小2.相对偏心距和相对气缸长度1）相对偏心距τ的影响：滑片位移332）相对气缸长度μ的影响：结论：选较大的τ值有利,但不宜过大.结论：选较小的μ值有利,但不宜过小.c)τ愈大，泄漏圆周长愈短，周向泄漏愈小。2）相对气缸长度μ的影响：结论：选较大的τ值有利,但不宜过大343泄漏间隙主要间隙：1）转子端面间隙2）转子径向间隙3）滑片端面间隙4）滑片槽侧面间隙。对滚动转子式压缩机，泄漏对性能和寿命的影响是重要的！间隙大，泄漏大，能效比小，间隙小，摩擦功率大，能效比小。存在最佳间隙。因此,开发减小泄漏的新结构,如摆转式滚动压缩机。

3泄漏间隙主要间隙：1）转子端面间隙2）转子径向间隙对滚35SwingCompressor

摆转式压缩机特点:

转子与叶片铸造成一体,与轴瓦一起使压缩平稳,减少滑阀与转子的泄漏和混合油引起的摩擦,效率和可靠性更高,采用变频,在中低速(泄漏小)，效率和节能显著,且面向替代工质HCFC,407C和410A.日本大金(DAIKIN)公司正在用它代替传统的滚动转子式.SwingCompressor摆转式压缩机特点:转子与36一、变频调节特点：节能、舒适、启动快、温控精度高,连续调节,且易实现自动化.1.交流变频器调速Alternatingcurrentinverter控制电路的调制方式:脉宽调制和脉幅调制变频器的型式:电流源型和电压源型PWM—pulse-widthmodulationPAM—pulse-amplitudemodulation

(pulseduration)(pulseheight)极数转差率感应(异步)电动机转速:Inductionmotor调节原理：通过调节交流电频率来改变电机转速第四节输气量调节一、变频调节特点：节能、舒适、启动快、温控精度高,连续调节37交流变频器结构频率调节范围：30~120Hz,转速：1600~6200rpm空调用变频器多采用：电压源型脉宽调制方式特点：1）保持U/f约为恒定，使电动机的最大转矩在很宽的频率范围内保持恒定(频响特性)，即转矩不随转速变化，只随负荷而变。2）主电路简单，负荷响应好。微机部分(系统控制)数字信号控制部分(波型)整流器部分(交流变直流)逆变器部分(直流变交流)M电动机遥控器温度传感器被控温度电源（50/60Hz)

~交流变频器结构交流变频器结构频率调节范围：30~120Hz,转速：160038调节原理：调整直流电机电枢的电压来改变电机转速。续流二极管常数周期性开闭开关电机PWM调速原理2.直流变频器调速Directcurrentinverter直流变频器驱动直流电机调速范围：1500~8250rpm直流电压调节原理：调整直流电机电枢的电压来改变电机转速。续流二极管常393.变频调节带来的问题（高速时）4.杂质增加5.噪声增加1.运动部件的磨损增加

曲轴采用浸硫渗氮处理增加耐磨性2.排气阀的流阻损失增加高速时,排气量增加,流速增加,因而流阻增加,此外,气体推力增加,使气阀弹簧力相对过软而延迟关闭,延迟关闭时所受气体力与弹簧力同方向,且气体力较大,使阀片受较大的冲击力而破损.采用特殊阀片材料和高性能的气阀.3.润滑油循环率增加会降低换热性能增加压力损失。采取回油措施减少耗油量。3.变频调节带来的问题（高速时）4.杂质增加1.运动部件的磨40二、旁通调节吸气排气压缩腔旁通孔旁通回路排气阀1.单缸机旁通调节旁通孔的位置决定了调节量的大小.二、旁通调节吸气排气压缩腔旁通孔旁通回路排气阀1.单缸机旁通412.双缸机旁通调节电磁阀卸载阀电磁阀控制卸载阀对右气缸吸气孔口的关闭,卸载一个气缸,输气量减半.3.多机并联调节通过调节停机台数来调节输气量.2.双缸机旁通调节电磁阀卸载阀电磁阀控制卸载阀对右气缸吸气孔42一、振动源与噪声源二、消减振动和降低噪声的措施1.提高曲