1 / 38

第三章 制冷压缩机

第三章 制冷压缩机. 武汉纺织大学 Wuhan Textile University 环境与城建学院. 制冷循环 逆向循环 非自发过程、消耗外功补偿（压缩机） 作用： 1 ） P 0 P k 便于在常温下液化 2 ）输送一定量的制冷剂在循环中周期工作 分类： 往复活塞式 容积型 螺旋杆式 滚动活塞式 回旋式 滑片式 涡旋式 离心式

eaton-henry
Download Presentation

第三章 制冷压缩机

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第三章 制冷压缩机 武汉纺织大学 Wuhan Textile University 环境与城建学院

  2. 制冷循环 逆向循环 非自发过程、消耗外功补偿（压缩机） 作用：1）P0 Pk便于在常温下液化 2）输送一定量的制冷剂在循环中周期工作 分类： 往复活塞式 容积型 螺旋杆式 滚动活塞式 回旋式 滑片式 涡旋式 离心式 速度型 轴流式

  3. 从总体结构上看： 1）开启式 优点：易装、拆、修、有能量调节（控制气缸工作数）、工作安全、可靠。 缺点：易泄露，体大笨重。 2）半封闭式 克服泄露缺点 3）全封闭式 优点：件少、体轻、无泄漏、噪音小 缺点：不宜修理

  4. §3-1 活塞式压缩机的零部件结构 一、机体腔体结构（吸、排汽腔、曲轴箱均有隔板） 1、吸汽腔、曲轴箱相通、易回油 2、吸、排汽腔用地垫密封 3、铸造困难、加工精度高、材质要求高。 二、运动部件 曲轴——连杆——活塞 （环） 活塞——往复运行 A点 连杆——平面摆动 AB 曲轴——旋转运动 圆心O、半径OB 三、汽阀关键部件 周期性工作、自动阀、靠阀片上下压差自动开闭。

  5. §3-1 活塞式压缩机的零部件结构 四、轴封 轴向：橡皮圈 静密封面 极限摩擦环式轴封 径向：摩擦付 动密封面 工作要求： 1：耐氟、耐油橡胶：丁晴橡胶和氯乙醇橡胶。 2：保证润滑、形成油封。 五、卸载机构能量调节装置 轴压推动吸气阀片抬起

  6. §3-1 活塞式压缩机的零部件结构 六、润滑系统 飞溅：利用运动件击溅油甩起送至润滑表面 1、方式 压力：油压泵送油 2、作用 减少摩擦、提高密封效果（油封）、冷却。 3、结构 七、安全保护装置 1、假盖：防止高压过高（高压保护）“液击” 2、安全阀、压力保护、压差保护（油压） 3、过裁保护（全封闭、半封闭机内）

  7. §3-1 活塞式压缩机的零部件结构 八、常用术语（技术参数） 1、压缩机转速：n（转/分） 2、汽缸直径D：国产系列 40、50、60、70、100、125、170mm 分布 直立（Z）V、W、S 3、汽缸数： Z（i） 缸径相同的个数 4、活塞行程S：上、下止点之间的距离（mm） 上止点：活塞运动轨迹最高点；下止点：活塞运动轨迹最低点 5、曲轴旋转半径：r=S/2 n、D、S、 i 压缩机的结构参数 代号说明：8AS12.5 8—汽缸数 A—制冷剂 S —汽缸布置形式 12.5—缸径 4FV7B ZFZ50B F—氟利昂 B—半封闭

  8. §3-1 活塞式压缩机的零部件结构 6、压缩工作容积 一个气缸最大几何容积 Vg= πD2S/4（m3） 一台压缩机的理论排气量 Vh=Vg nZ （m3/s） 7、余隙容积Vc 活塞处在上止点时、活塞顶部汽阀板（假盖）间的空间， Vc是影响输气量内在因素 8、相对余隙容积c： c=Vc/Vg 9、吸（排）汽阀的升程hs（hd） 阀片全关 全开的距离

  9. §3-2 活塞式压缩机工作原理 一、理想过程 1、条件：a . Vc=0 b. Ps=Po Pd=Pk （∆Ps、 ∆Pd=0） c. 压缩过程等熵 ds=0 n=k d. 无泄漏 .无摩擦 2、理想工作过程（图3-11） 吸汽过程4-1 压缩过程1-2 排气过程2-3 压缩机对制冷剂所作的机械功12341的面积 理论输气量 Vh= πD2SnZ/4 理论质量输送量： Gh=Vh/v1

  10. §3-2 活塞式压缩机工作原理 二、实际过程 1、特点 a、Vc存在：排气结束不能直接吸汽 剩余的高温高压气体要膨胀 b、吸、排气压力损失（流动阻力、弹簧力） Ps<Po Pd>Pk ∆P存在 c、吸入整齐在压缩机内过热（有害过热） t v d、泄露、摩擦 G N 2、性能 a、实际输气量 Vs=Gs·vs m3/s 以吸汽状态点为准，则 vs=v1 Gs=Vs/V1 kg/s

  11. §3-2 活塞式压缩机工作原理 b、实际制冷量 Qo=Gs·qo=Vs·qv kw c、输气系数 λ=Gs/Gh=（Vs/vs）/ （Vh/v1） =Vs/Vh = （Vsqv）/ （Vhqv）= Q实/Q理<1 明确：a、 λ表征压缩机工作容积的利用程度，λ↑是方向。 b、 qo，qv，vs按给定工况用理论式计算、只需针对实际压缩机的结构特点和运行条件计算λ即可得压缩机的实际产冷量，λ计算是关键。

  12. §3-2 活塞式压缩机工作原理 三、压缩机输汽系数和总效率的分析计算 1、输汽系数（容积效率） 以一个气缸分析 λ=Vs‘/Vg 1） λ=Vs/Vh=Vs’/Vg= λvλpλtλl（四个实际特点） a、余隙系数λv V1=Vg-∆V1 定义 λv=（Vg-∆V1）/Vg=1-∆V1/Vg ∆V1=？ 视 c—d为多变膨胀过程 PVm =常数，带入相应值 Pdk/Pso=（Pk+∆Pk）/（Po-∆Po）= 〔（Vc+∆V1）/Vc〕m 解得 ∆V1=Vc〔（Pdk/Pso）1/m-1〕 若不考虑吸排汽阀阻力Pdk≈Pk，Pso ≈Po λv=1-Vc/Vg〔（Pdk/Pso）1/m-1〕=1-c〔（Pk/Po）1/m-1 〕

  13. §3-2 活塞式压缩机工作原理 定性分析： 1、C↑→λv↓所以C=（0.02~0.06） 空调C=4% 2、Pk/Po↑→λv↓ 所以低温运行时，由于要ε↑需要C↓（Vc小、行程长） 3、m↑→λv↓ 所以增强气缸冷却（风冷、水冷） b、节流系数 进汽阀压降引起的容积损失 定义 V2=V1-∆V2则λp=V2/V1=1-∆V2/V1 ∆V2=？ 视a→1为等温过程 Pv=常数 ，同法得 （Vg+Vc）Pso=（Vg+Vc-∆V2）Po ∆V2=（Vg+Vc）（1-Pso/Po）=（Vg+Vc）∆Ps/Po ∆Ps/Po称相对吸汽压力损失，NH3机0.03~0.05 氟机0.05~0.07

  14. §3-2 活塞式压缩机工作原理 所以 λp=1-（∆Ps/Po ）（Vg+Vc）/V1=1-（∆Ps/Po ）（1+C）/ λ 一般单级制冷压缩机λp在0.95左右。 c、温度系数 由于气体与汽缸壁发生复杂的热交换、使实际容积吸汽量将由V2下降至V3（V3=V2-∆V3） 定义 λt=V3/V2=1-∆V3/V2 经验公式：对于立式NH3机 λt=To/Tk 对于小型全封闭机 λt=T1/（aTk+b（T1-To） a=1~1.15 尺寸小a↑ b=0.25~0.8 尺寸小b↓散热好b↑ d、泄露系数 原因：阀片的滞后、活塞与气缸间隙 泄露途径 P高 泄向 P低 定义Vs‘=V3-V4 λl=1-∆V4/V3

  15. §3-2 活塞式压缩机工作原理 一般：开启式和半封闭式有环 λl=0.97~0.99 0.95 空调 全封无环λl0.90 中温 0.85 低温 2）综合 a、λ=λvλpλtλl=f（运行工况） =f（Pk/Po）=f（to）|tk=const 所以 Q实=Q理·λ=（h1-h5）·λ·Vh/v1 b、经验公式 λ=0.94-0.085〔（Pk/Po）1/m-1〕 m值：NH3=1.28 R12=1.13 R22=1.18 c、查线图法

  16. §3-2 活塞式压缩机工作原理 3）提高λ的途径 a、控制C 、尽量减小 （更换气缸上石棉纸垫） b、吸汽避免过多过热 （吸汽管保温、气缸冷却） c、增大气流通道 ∆P↓ 2、压缩机功率与效率 Ne=Ni+Nm 轴功率 指示功率 摩擦功率 1）指示效率与指示功率 ηi=w理/w实际=No/Ni小型氟机 ηi=0.65~0.8 经验公式 ηi=To/Tk+bto b值：NH30.001 氟0.0025 Ni=（h2-h1）Vhλ/Viηi kW

  17. §3-2 活塞式压缩机工作原理 2）摩擦功率与机械效率 机械效率 ηm=Ni/Ne 0.8~0.9 Nm=Ne-Ni=（1-ηm）Ne 3）轴功率与轴效率 ηe=ηiηm=No/Ne 轴功率=No/ηe 附加10~15%后选电动机 4）单位轴功率制冷量Ke（COP） Ke=实际制冷量/轴功率=G·qo/G·woηiηm =εoηiηm=εoηe

  18. §3-2 活塞式压缩机工作原理 5）电动机输入的电功率 N电=Ne/ηaηo=No/ηiηmηdηo ηd：传动效率 直联1，皮带0.9~0.95 ηo：电动机效率 6）能效比EER（多用于全封闭压缩机） EER=实际制冷量/输入的电功率=εoηiηmηdηo

  19. §3-3 螺杆式制冷压缩机 相互啮合的转子（螺杆）→两转子表面、啮合线与机体和端盖形成封闭容积→靠两转子反向旋转→改变容积 吸汽、压缩和排气 一、基本结构 1、一对螺杆转子 阳转子（主动）：凸齿（4） 阴转子（从动）：凹齿（6） 2、固定件 机体 吸汽端盖（上部开设吸气口） 排气端盖（下部开设排气口） 3、其它件 轴承、平衡活塞、能量调节装置（滑阀结构）

  20. §3-3 螺杆式制冷压缩机 二、工作过程 1、吸汽：吸汽端盖上的吸汽孔与吸汽侧上的一对啮合齿槽相通，吸汽开始。随着α↑，这一对齿槽容积↑ ，当转子转到某一α1，即两啮合槽越过吸气孔口，被端盖遮住→吸汽结束。 2、压缩：α> α1，端盖上的吸、排汽口均不与齿槽相通，α↑ V↓，槽内气体受压缩P↑。 3、排气：α＝α2 ，端面上齿槽与排气端盖上排气空口相通，压缩结束，排汽开始。

  21. §3-3 螺杆式制冷压缩机 p=pk p<pk p>pk 显然，后二者情况功耗↑，所以必须确定内容及比V1/V2以适应变况。 注意： 1、每一齿槽均是一个可变容积，均能实现吸汽→压缩→排汽。 2、吸排气空口的位置固定，所以汽缸内汽体吸入容积和排出容积比也是固定的，不随排气管中压力变化而变化。于是：出现图3-35的三种情况 。P：缸内压力。

  22. §3-3 螺杆式制冷压缩机 三、输汽量 1、理论输汽量Vh Vh=m1n1f1L+m2n2f2L m1、m2——主、从动转子的齿数 n1、n2——主、从动转子的转速 f1、f2——主、从动转子的齿槽在端平面上的投影面积 L——转子长度 因为传动为齿轮传动，所以m1n1=m2n2 Vh=m1n1（f1+f2)·L

  23. §3-3 螺杆式制冷压缩机 2、面积利用系数Cn和转子名义直径 令m1（f1+f2）/D2=Cn Cn称面积利用系数 Cn的值与转子的外径、齿形和齿数有关 0.470~0.508 则 Vh=Cnn1LD2 m3/s 称D为转子的名义直径。 3、实际输汽量和输汽系数 Vs=Vhλ一般地 λ=0.75~0.90 影响螺杆压缩机λ的因素： I、泄露损失： a 齿顶与机体圆周上的泄露；b 齿面啮合线的轴向泄露和转子端面泄露；c “漏气三角形”。 II 、预热损失： 汽体和腔内热交换→ v↑ III、吸入压力损失： ∆P 一般的λ=0.75～0.90

  24. §3-3 螺杆式制冷压缩机 四、主要特征 1、转速高 n =1500~30000 r.p.m 体积小、结构紧凑 2、没有吸、排汽阀片、可走湿行程 3、吸、排汽终了容积为定值、to↓仍有良好性能 4、采用喷油冷却、润滑、排气温度低 5、10~100%的无级调节 6、油路系统复杂 7、流动损失较大、一般ηe<活塞式 8、噪音大

  25. §3-3 螺杆式制冷压缩机 五、主要产品（武冷） 20系列 16系列 12.5系列 10系列 R717 KA20-50 KA16-25 KA12.5-12 KA10-3.5 R22 KF20-48 KF16-24 KF12.5-11 KF10-3.5 R12 KF20-30 KF16-15 KF12.5-7 KF10-2

  26. §3-4 离心式制冷压缩机 速度型，冷量范围 174.4kw~34883.7kW（15万~3000万 大卡/h） 转速5000~25000 r·p·m，n高、流量大、 Q0大。 一、结构概述 单级：主轴上一个叶轮 固定件：吸汽完、扩压器、弯道、回流器、蜗壳 运动件：主轴、叶轮、增速装置 支承机构：轴承 密封机构、润滑系统

  27. 单级压缩机结构图1—进口可调导流叶片；2—吸气室；3—叶轮；4—蜗壳；5—扩压器；6—主轴单级压缩机结构图1—进口可调导流叶片；2—吸气室；3—叶轮；4—蜗壳；5—扩压器；6—主轴

  28. 多级离心式压缩机

  29. §3-4 离心式制冷压缩机 二、运行特性 1、设计方法：按设计工况运行条件（to、tk）及制冷量、选定工质，设计压缩机结构参数。所以不宜变工况运行。 2、特性曲线 一般是to（po）一定 ηad-G 三种曲线 P2-G N-G S点为设计工况点。 a、排汽压力与输汽量G（产冷量Qo）关系 S点左侧AC曲线平缓； S点右侧CB曲线变陡 原因：汽体所获得压头中消耗于流动损失部分随G上升而上升

  30. §3-4 离心式制冷压缩机 b、最大排汽量点B P0=const B点时 G→max 此时叶片出口截面上汽流接近音速、损失上升 所以 η→min Ne 上升 c、喘振点A P0=const A点时 G → min 当运行点在A点以左，则G<Gmin，由于供汽量不足→制冷剂蒸汽通过叶轮流道中的冲击损失上升→使气流不能均衡进入叶轮各个流道→叶轮不能按正常压力排汽→ P2下降→叶轮后部已经排出的高压汽体就返回叶轮→充实叶轮流道中不足→叶轮又开始工作→排汽→如此反复。 “喘振”

  31. §3-4 离心式制冷压缩机 G<Gmin→阻力损失上升→P2下降→冷凝器内高压汽体倒流 叶轮排气 后果：噪音上升→振动上升→甚至损坏机器“运行交底”。 喘振原因及其分析： 1）Po=const 冷却水温上升或者冷却水流量下降→ Pk↑ 所以G↓ → <Gmin 2）Pk=const Po↓（冷冻水出口温度tc2↓）G↓ → <Gmin

  32. §3-4 离心式制冷压缩机 所以防止喘振的主要措施，按设计工况的允许范围运行，保持（Po，Pk） 实际运行时：若冷负荷太小，则导致冷冻水出口温度下降而出现喘振。 防喘方法： 旁通 压缩机排汽 冷凝器 吸气管

  33. §3-4 离心式制冷压缩机 3、冷量调节方式 1）变转速N 2）调节进口导叶片的角度 3）调节冷凝器水量 4）旁通节流 产品性能曲线 制造厂提供几种不同吸入压力下的 Qo —（∆t=tk-to）曲线 Ne —（∆t=tk-to）曲线 诸曲线左端点为喘振界限，当运行工况越过界限则应采取相应防喘振措施。

  34. §3-4 离心式制冷压缩机 三、影响制冷量的主要因素η=0.75~0.85 1、蒸发温度的影响 a、根据蒸发出口处压力表读数判定t0P0→t0查表 b、根据冷冻水出口温度来判定t0 t出水→ t0 空调用蒸发器 t0=t出水- ∆t 一般∆t=4~60C t0下降 Q0下降 离心变化陡 （η↓，G ↓） 由图易见：t0 ↓ Q0 ↓ 且比活塞式剧烈（G↓，η↓↓）

  35. §3-4 离心式制冷压缩机 2、冷凝温度tk影响 C设计点 若 tk=400C 由下图易见：tk<400C，Q0变化很小 tk>400C Q0↓ 所以必须控制正常冷凝压力。 3、转速的影响 当n ↓叶轮离心加速度↓↓ 因为离心加速度与转速时平方关系 离心 Q0=f（n2） 活塞 Q0=f（n） 所以离心机变化剧烈。

  36. §3-4 离心式制冷压缩机 四、国产产品（上一冷） FLZ-1000空调离心制冷机组 设计工况： tk=300C Q0=1163KW（100万 大卡/h） t0=40C 级数：单级 n=7780 r.p.m 电机功率：300KW 主要特点：半封闭式，吸汽口布置扇形叶片，导流，能量调节装置25%~100%

  37. 本章小结 1、制冷循环运行工况的确定是选择，校核压缩机的依据（t0、tk、tn、tg） 2、本章基本计算式 1）产冷量 Q=G实q0=Vhλ·（h1-h5）/v1 2）轴功率 Ne=G实·we=Vhλ·（h2-h1）/ （ v1ηiηm） 3）选择压缩机依据 a、活塞理论容积 Vh=Q·v1/（λ（h1-h5）） 查手册 b、变工况计算标况冷量 Q0=λ0qv0·Q/（λqv） 查产品铭牌 λ0 、qv0 、Q0 ——标况下相应参数 λ、qv 、Q ——实际运行工况下参数

  38. 本章小结 3、三个主要性能参数 1）输汽系数 λ=G实/G理=V实/Vh Q实/Q理=λvλpλtλl a、理论计算法 分系数乘积法 b、经验公式法 λ=0.94-0.085［（Pk/P0）1/m-1］ c、查线图法 2）指示效率 ηm=w理/w实a、经验公式 ηi=T0/Tk+bt0 b、查图取值 ηi=0.65~0.8 3）机械效率 ηm=Ni/Ne取值法 注意：影响λ、ηi的主要因素运行工况（t0~P0，tk~Pk） 所以λ、ηi=f（Pk/P0）规律性。 4、 了解活塞式的工作原理、结构特点 5、 了解螺杆、离心机工作特性及基本结构

More Related