一、螺桿式壓縮機
螺桿式壓縮機又稱螺桿壓縮機。20世紀50年代,就有噴油螺桿式壓縮機應用在制冷裝置上,由于其結構簡單,易損件少,能在大的壓力差或壓力比的工況下,排氣溫度低,對制冷劑中含有大量的潤滑油(常稱為濕行程)不敏感;
有良好的輸氣量調(diào)節(jié)性,很快占據(jù)了大容量往復式壓縮機的使用范圍,而且不斷地向中等容量范圍延伸,廣泛地應用在冷凍、冷藏、空調(diào)和化工工藝等制冷裝置上。
以它為主機的螺桿式熱泵從20世紀70年代初便開始用于采暖空調(diào)方面,有空氣熱源型、水熱泵型、熱回收型、冰蓄冷型等。在工業(yè)方面,為了節(jié)能,亦采用螺桿式熱泵作熱回收。
二、離心式壓縮機
離心式壓縮機是一種葉片旋轉式壓縮機(即透平式壓縮機)。在離心式壓縮機中,高速旋轉的葉輪給予氣體的離心力作用,以及在擴壓通道中給予氣體的擴壓作用,使氣體壓力得到提高。
早期,由于這種壓縮機只適于低,中壓力、大流量的場合,而不為人們所注意。由于化學工業(yè)的發(fā)展,各種大型化工廠,煉油廠的建立,離心式壓縮機就成為壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體的關鍵機器,而占有極其重要的地位。
隨著氣體動力學研究的成就使離心壓縮機的效率不斷提高,又由于高壓密封,小流量窄葉輪的加工,多油楔軸承等技術關鍵的研制成功,解決了離心壓縮機向高壓力,寬流量范圍發(fā)展的一系列問題,使離心式壓縮機的應用范圍大為擴展,以致在很多場合可取代往復壓縮機,而大大地擴大了應用范圍。
三、往復活塞壓縮機
是各類壓縮機中發(fā)展最早的一種,公元前1500年中國發(fā)明的木風箱為往復活塞壓縮機的雛型。18世紀末,英國制成第一臺工業(yè)用往復活塞空氣壓縮機。
20世紀30年代開始出現(xiàn)迷宮壓縮機,隨后又出現(xiàn)各種無油潤滑壓縮機和隔膜壓縮機。50年代出現(xiàn)的對動型結構使大型往復活塞壓縮機的尺寸大為減小,并且實現(xiàn)了單機多用。
活塞式壓縮機使用歷史悠久,是目前國內(nèi)用得最多的制壓縮機。由于其壓力范圍廣,能夠適應較寬的能量范圍,有高速、多缸、能量可調(diào)、熱效率高、適用于多種工況等優(yōu)點;其缺點是結構復雜,易損件多,檢修周期短,對濕行程敏感,有脈沖振動,運行平穩(wěn)性差。
螺桿壓縮機是一種新的壓縮裝置,它與往復式相比:
1. 優(yōu)點:
?。?)機器結構緊湊,體積小,占地面積少,重量輕。
?。?)熱效率高,加工件少,壓縮機的零件總數(shù)只有活塞式的1/10。機器易損件少,運行安全可靠,操作維護簡單。
?。?)氣體沒有脈動,運轉平穩(wěn),機組對基礎不高不需要專門基礎④運行中向轉子腔噴油,因此排氣溫度低。
?。?)對濕行程不敏感,濕蒸汽或少量液體進入機內(nèi),沒有液擊危險。
?。?)可在較高壓比下運行。
(6)可借助滑閥改變壓縮有效行程,可進行10~100%的無級冷量調(diào)節(jié)。
2. 缺點:
需要復雜的油處理設備,要求分離效果很好的油分離器及油冷卻器等設備,噪聲較大,一般都在85分貝以上,需要隔聲措施。
離心式與活塞式相比,有轉速高,氣量大,機械磨損小,易損件少,維護簡單,連續(xù)工作時間長,振動小,運行平穩(wěn),對基礎要求低。
在大氣量時,單位功率機組的質(zhì)量輕、體積小,占地面積少,氣量可在30%~100%的范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié),易于多級壓縮和節(jié)流,可以滿足某些化工流程的要求。
易于實現(xiàn)自動化,對于大型機,可以采用經(jīng)濟性較高的工業(yè)汽輪機直接拖動,這對有廢熱蒸汽的企業(yè)有經(jīng)濟的優(yōu)勢。缺點是:噪聲頻率較高,冷卻水消耗大,操作不當時會產(chǎn)生喘振。
四、三種常見壓縮制冷機性能特點比較
在制冷系統(tǒng)中,因為往復式制冷壓縮機與螺桿式制冷壓縮機在工作原理上的不同,所以影響他們的壓力損失與泄漏損失的原因也是不同的。
對于往復式制冷壓縮機來說,影響它的壓力損失與泄漏損失的主要原因是氣閥的質(zhì)量與氣閥關閉時的密封性。
這是因為吸氣閥開啟時要克服彈簧阻力(壓縮 彈簧)以及氣體流過氣閥時,由于通過截面較小,流動速度較高,故產(chǎn)生一定的流動阻力,因此,往復式制冷壓縮機在吸氣過程中氣缸內(nèi)氣體的壓力恒低于吸氣管中 的氣體壓力;
同理,往復式制冷壓縮機在排氣過程中氣缸內(nèi)氣體的壓力恒高于吸氣管中的氣體壓力。如果氣閥的通道截面越小,則阻力損失就越大。如果閥片的重量大,氣閥的彈簧力也大,則阻力損失也增大,這樣壓力系數(shù)值就降低。
對于螺桿式制冷壓縮機來說,影響它的壓力損失與泄漏損失的主要原因是氣體的流速。
在螺桿式制冷壓縮機中,螺桿的性能好壞是個關鍵。如果螺桿的齒型為對稱的圓弧型,那么它的制造簡單。如果螺桿的齒型為非對稱線型,那么它的輸氣螺 量大,效率高。
如果減小螺桿的長徑比,就可以使螺桿具有良好的強度,增加螺桿式制冷壓縮機運轉的可靠性,并且有利于使螺桿式制冷壓縮機向高壓力比的方向發(fā)展。
在螺桿式制冷壓縮機中,直徑和長度尺寸相同的的兩對螺桿,轉子面積利用系數(shù)值大的一對,其排氣量大。從表面上看,轉子面積利用系數(shù)越大,對于螺桿式制冷壓縮機的性能越好。
但是,如果轉子面積利用系數(shù)過大,則會降低螺桿的強度與剛度。
在螺桿式制冷壓縮機中,減少螺桿的齒數(shù),可以增大螺桿的齒間面積,提高螺桿式制冷壓縮機的排氣量。從表面上看,螺桿的齒數(shù)越少,對于螺桿式制冷壓縮機的性能越好。但是,如果螺桿的齒數(shù)過少,則會降低螺桿的抗彎強度和剛度。
從表面上看,螺桿的圓周速度越快,對于螺桿式制冷壓縮機的性能越好。但是,如果螺桿的圓周速 度過快,就會相應地增加氣體在吸排氣孔口及齒間圓周速度內(nèi)的流動損失。
在三種常見的制冷壓縮機中,往復運動產(chǎn)生的慣性立是往復式制冷壓縮機的主要缺點。因為經(jīng)常受到往復運動產(chǎn)生的慣性,所以往復式制冷壓縮機中的氣閥和曲柄連桿機構最容易受到破化。
在三種常見的制冷壓縮機中,喘振是離心式制冷壓縮機的主要缺點。
造成離心式制冷壓縮機的喘振原因是因為,當冷凝器的冷卻水進水量減小到一定程度時,離心式制冷壓縮機的流量減小到很小,它的通道中出現(xiàn)嚴重的氣體脫流,它的出口壓力突然下降。
這時,離心式制冷壓縮機又開始向冷凝器送氣,流量增加,離心式制冷壓縮機恢復正常工作。
但是,當冷凝器中的氣體壓力也恢復到原來的氣體壓力時,離心式制冷壓縮機的流 量又減小,離心式制冷壓縮機的出口壓力有開始下降,氣體又產(chǎn)生倒流。如此周而復始,產(chǎn)生周期性的氣流的振蕩現(xiàn)象。
所以在離心式制冷壓縮機中,冷凝器的冷卻 水量是不宜過小的,否則會使在離心式制冷壓縮機在運轉時,發(fā)生強烈的振動,嚴重時甚至會造成對離心式制冷壓縮機的破化。
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