第六章-离心式制冷压缩机-制冷压缩机(第2版)教学课件.ppt

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1、第 六 章 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机5/26/20231 第一节第一节 离心式压缩机的工作原理与结构离心式压缩机的工作原理与结构 离心式制冷压缩机属于速度型压缩机，是 一种叶轮旋转式的机械。它是靠高速旋转的叶 轮对气体做功，以提高气体的压力。气体的流 动是连续的，其流量比容积型制冷压缩机要大 得多。为了产生有效的能量转换，其转速必须 很高。离心式制冷压缩机的-吸气量为0.0315m3/s，转速为180090000r/min，吸气温度通常在10100，吸气压力为14700kPa，排气压力小于2MPa，压力比在230之间，几乎所有制冷剂都可采用。5/26/20232 一、压缩机的工作原理与

2、主要结构一、压缩机的工作原理与主要结构 1.工作原理工作原理 离心式制冷压缩机有单级、双级和多级等多 种结构型式。单级压缩机主要由吸气室、叶轮、扩压器、蜗壳等组成，如图6-1所示。多级压缩机，还设有弯道和回流器等部件。一个工作叶轮和与其相配合的固定元件（如吸气 室、扩压器、弯道、回流器或蜗壳等）就组成压 缩机的一个级。多级离心式制冷压缩机的中间级 如图6-2所示。为了节省压缩功耗和不使排气温度过高，级 数较多的离心式制冷压缩机中可分为几段，每段 包括一到几级。5/26/20233 离心式压缩机的工作原理离心式压缩机的工作原理 离心式制冷压离心式制冷压缩机属于速度型缩机属于速度型压缩机，是靠高压

3、缩机，是靠高速旋转的叶轮对速旋转的叶轮对气体做功，以提气体做功，以提高气体的压力，高气体的压力，叶轮进口处形成叶轮进口处形成低压，气体由吸低压，气体由吸气管不断吸入，气管不断吸入，蜗壳处形成高压，蜗壳处形成高压，最后引出压缩机最后引出压缩机外，完成吸气外，完成吸气压缩压缩排气过程。排气过程。叶轮叶轮3蜗壳蜗壳4吸气室吸气室2A）单级压缩机）单级压缩机 5/26/20234离心式压缩机离心式压缩机增速器增速器 闭式叶轮闭式叶轮 5/26/20236离离 心心 式式 制制 冷冷 压压 缩缩 机机 特特 点点外形尺寸小、重量轻、占地面积小。外形尺寸小、重量轻、占地面积小。动平衡特性好，振动小。动平衡

4、特性好，振动小。磨损部件少，连续运行周期长。磨损部件少，连续运行周期长。传热性能高。传热性能高。易于实现多级压缩和节流，实现多种蒸发温度易于实现多级压缩和节流，实现多种蒸发温度。能够经济地进行无级调节。能够经济地进行无级调节。若用经济性高的工业汽轮机直接驱动。节能效果更若用经济性高的工业汽轮机直接驱动。节能效果更好。好。转速较高，对轴端密封要求高。转速较高，对轴端密封要求高。当冷凝压力较高时会发生喘振现象。当冷凝压力较高时会发生喘振现象。制冷量较小时，效率较低。制冷量较小时，效率较低。5/26/202372、主要零部件的结构与作用、主要零部件的结构与作用 1）吸气室）吸气室 其作用是将从蒸发器

5、或级间冷却器来的气体，其作用是将从蒸发器或级间冷却器来的气体，均匀地引导至叶轮的进口；为减少气流的扰动均匀地引导至叶轮的进口；为减少气流的扰动和分离损失，吸气室沿气体流动方向的截面一和分离损失，吸气室沿气体流动方向的截面一般做成渐缩形。般做成渐缩形。5/26/202383）叶轮）叶轮 a)闭式闭式b)半开式半开式 叶轮加工比较复杂，精度要求叶轮加工比较复杂，精度要求高。当使用氟利昂制冷剂时，通高。当使用氟利昂制冷剂时，通常用铸铝叶轮常用铸铝叶轮。5/26/202310半半开开式式叶叶轮轮 5/26/2023116）蜗壳）蜗壳 蜗壳的作用是把从扩蜗壳的作用是把从扩压器或叶轮中（没有扩压压器或叶轮

6、中（没有扩压器时）流出的气体汇集起器时）流出的气体汇集起来，排至冷凝器或中间冷来，排至冷凝器或中间冷却器。却器。a)蜗壳前为扩压器蜗壳前为扩压器 b)蜗壳前为叶轮蜗壳前为叶轮 c)不对称内蜗壳不对称内蜗壳5/26/202313二、压缩机总体结构实例压缩机总体结构实例 常用型式结构示意图常用型式结构示意图：a）全封闭式）全封闭式 b）半封闭式）半封闭式 5/26/202315C）空调用开启式）空调用开启式 d）低温用开启式）低温用开启式 5/26/202316ALT250-36/-20型氨离心式制冷压缩机型氨离心式制冷压缩机5/26/202318 第二节第二节 空调用离心式制冷装置空调用离心式制

7、冷装置 一、离心式制冷循环一、离心式制冷循环 和其它压缩式制冷装置一样，离心式制冷 循环是由蒸发、压缩、冷凝和节流四个热力状 态过程组成。图6-15为一单级半封闭离心式制冷 机组的制冷循环示意图。二、离心式制冷装置二、离心式制冷装置 离心式制冷装置主要是由离心式制冷压缩 机、冷凝器、蒸发器、节流装置、润滑系统、进口低于大气压时用的抽气回收装置、进口高 于大气压时用的泵出系统、能量调节机构及安 全保护装置等组成。5/26/202319 离心式制冷循环离心式制冷循环 5/26/202320 离心式制冷装置离心式制冷装置 1）润滑系统）润滑系统 叶轮与机壳无叶轮与机壳无直接接触摩擦，直接接触摩擦，无

8、需润滑。但其无需润滑。但其他运动摩擦部位他运动摩擦部位则不然，即使短则不然，即使短暂缺油，也将导暂缺油，也将导致烧坏，因此离致烧坏，因此离心式制冷机组必心式制冷机组必须带有润滑系统。须带有润滑系统。5/26/202321 2 2）抽气回收装置）抽气回收装置 一般有一般有“有泵有泵”和和“无泵无泵”两种型式。两种型式。有泵：有泵：它由抽气泵（小型活塞式压缩它由抽气泵（小型活塞式压缩 机）、油分离器、回收冷凝器、再冷机）、油分离器、回收冷凝器、再冷 器、差压开关、过滤干燥器、节流器、差压开关、过滤干燥器、节流 器、电磁阀等组成。器、电磁阀等组成。由于压缩机进口处于真空状态，不凝性气体会由于压缩机进

9、口处于真空状态，不凝性气体会渗透到机组中，引起冷凝器内部压力的急剧升高，渗透到机组中，引起冷凝器内部压力的急剧升高，导致制冷效果下降，功耗增加。导致制冷效果下降，功耗增加。5/26/202322“无泵无泵”型抽气回收装置型抽气回收装置 不用抽气不用抽气泵，而采用泵，而采用新的控制流新的控制流程，自动排程，自动排放冷凝器中放冷凝器中积存的空气积存的空气和不凝性气和不凝性气体，达到与体，达到与有泵装置等有泵装置等同的效果。同的效果。它是利用冷凝器和蒸发器的压力差来实现抽气回收的 5/26/202324 该装置主要由回收冷凝器、干燥器、该装置主要由回收冷凝器、干燥器、过滤器、差压继电器、压力继电器及

10、若过滤器、差压继电器、压力继电器及若 干操作阀等组成。干操作阀等组成。从冷凝器从冷凝器1717上部通过阀上部通过阀6 6、过滤器、过滤器1616 进入回收冷凝器进入回收冷凝器1111的混合气体，经双层的混合气体，经双层 盘管冷却后，混合气体中的制冷剂在一盘管冷却后，混合气体中的制冷剂在一 定的饱和压力下被冷凝液化，经阀定的饱和压力下被冷凝液化，经阀2 2进入进入 干燥器干燥器1010吸水后，通过阀吸水后，通过阀7 7回到蒸发器回到蒸发器 18 18。废气则通过阀。废气则通过阀4 4由排气口排至大气。由排气口排至大气。5/26/202325来自高位油箱的来自高位油箱的油，经三通电磁油，经三通电磁

11、阀阀1 1，干燥过滤，干燥过滤器器2 2进入回收冷进入回收冷凝器凝器9 9，由于油，由于油压的作用，油面压的作用，油面上升，压缩上部上升，压缩上部的不凝性气体，的不凝性气体，并借助这个压力并借助这个压力推动压力开关，推动压力开关，打开排气电磁阀打开排气电磁阀5 5，经单向阀，经单向阀6 6把把不凝性气体排入不凝性气体排入大气。大气。5/26/202326 当冷凝温度不变时，制冷量Q0随蒸发温度t0的升高而增大；当蒸发温度不变时，制冷量Q0随冷凝温度tk的升高而下降。压缩机的特性曲线：压缩机的特性曲线：5/26/2023282.冷凝器和蒸发器的特性曲线冷凝器和蒸发器的特性曲线冷凝温度冷凝温度tk

12、与制冷量与制冷量Q0之间的关系：之间的关系：蒸发温度蒸发温度t0与制冷量与制冷量Q0的关系：的关系：冷凝温度随着冷凝温度随着Q0的增加而升高的增加而升高 蒸发温度蒸发温度t0随随Q0的增加而降低的增加而降低 5/26/202329 当冷凝器冷却水进水量减小到一定程度时 压缩机的流量变得很小，压缩机流道中出现严 重的气体脱流，压缩机的出口压力突然下降。由于压缩机和冷凝器联合工作，而冷凝器中气 体的压力并不同时降低，于是冷凝器中的气体 压力反大于压缩机出口处的压力，造成冷凝器 中的气体倒流回压缩机，直至冷凝器中的压力 下降到等于压缩机出口压力为止。这时压缩机 又开始向冷凝器送气，压缩机恢复正常工作

13、。但当冷凝器中的压力也恢复到原来的压力时，压缩机的流量又减小，压缩机出口压力又下降 ，气体又产生倒流。如此周而复始，产生周期 性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振喘振”。5/26/202331 喘振时，压缩机周期性地发生间断的吼响 声，整个机组出现强烈的振动。冷凝压力、主 电动机电流发生大幅度的波动，轴承温度很快 上升，严重时甚至破坏整台机组。因此，在运 行中必须采取一定的措施，防止喘振现象的发 生。由于季节的变化，冷水机组工况范围变化 的幅度较大。因此，扩大工况范围，特别是减 小喘振工况点的流量，是目前改善离心式制冷 机组性能的关键之一。5/26/202332 二、离心式制冷机组的能量调节二

14、、离心式制冷机组的能量调节 离心式制冷机组的能量调节，决定于用户 热负荷大小的改变。一般情况下，当制冷量改 变时，要求保持从蒸发器流出的载冷剂温度tS2 为常数（这是由用户给定的），而这时的冷凝 温度是变化的。改变压缩机及换热器参数可对 机组的能量进行调节，为防止发生喘振，还必 须有防喘振措施。1.压缩机对机组能量的调节 （1）进气节流调节 就是在蒸发器和压缩机的连接管路上安装 一节流阀，通过改变节流阀的开度，使气流通 过节流阀时产生压力损失，从而改变压缩机的 特性曲线，达到调节制冷量的目的。5/26/202333 （2）采用可调节进口导流叶片调节 在叶轮进口前装有可转动的进口导流叶片 ，导流

15、叶片转动时，进入叶轮的气流产生预定 方向的旋绕，即进口气流产生所谓的预旋。利 用进气预旋，在转速不变的情况下改变压缩机 的特性曲线，从而实现机组能量的调节。这种调节方法，被广泛应用在单级或双级 的空调用离心式制冷机组的能量调节上。采用 这种调节机构调节，有时可使单级离心式制冷 机组的能量减少到10%。图6-22所示为空调用制 冷机组中进口导流叶片自动能量调节的示意图。5/26/202334采用可调节进口导流叶片进行调节采用可调节进口导流叶片进行调节 5/26/202335(3)改变压缩机转速调节改变压缩机转速调节 用汽轮机或可变用汽轮机或可变转速的电动机拖动转速的电动机拖动时，可改变压缩机时，

16、可改变压缩机的转速进行调节，的转速进行调节，这种调节方法最经这种调节方法最经济。济。每个压缩机转速每个压缩机转速n（n1 n2 n3）有不同的温度曲）有不同的温度曲线工作点将随之改变，从而达到线工作点将随之改变，从而达到调节机组能量的目的。调节机组能量的目的。5/26/202336采用变频技术改变压缩机转速采用变频技术改变压缩机转速VSD调节调节 VSD根据冷水出水温度和压缩机压头来优化电动机的转速和根据冷水出水温度和压缩机压头来优化电动机的转速和导流叶片的开度，从而使机组始终在最佳状态区运行。导流叶片的开度，从而使机组始终在最佳状态区运行。VSD控制控制的基本参数是冷水出水温度实际值与设定值

17、的温差。的基本参数是冷水出水温度实际值与设定值的温差。5/26/2023372 改变换热器参数（如改变冷却水水量）对机组能量的调节改变换热器参数（如改变冷却水水量）对机组能量的调节 当改变冷凝器冷却水流量时，可以得到不同当改变冷凝器冷却水流量时，可以得到不同的冷凝器特性曲线，从而可使工作点移动，达的冷凝器特性曲线，从而可使工作点移动，达到调节能量的目的。到调节能量的目的。3 防喘振调节防喘振调节 通过喘振通过喘振保护线来控保护线来控制热气旁通制热气旁通阀的开启或阀的开启或关闭，使机关闭，使机组远离喘振组远离喘振点，达到保点，达到保护的目的。护的目的。5/26/202338 思考题思考题:1.简述离心式制冷压缩机的工作原理及特点。2.离心式制冷压缩机由哪些主要零部件组成？各主要零部件的作用是什么？3.离心式制冷压缩机常用型式有哪些？不同型 式各有何特点？4.离心式制冷机组主要由哪些部分组成？5.抽气回收装置的作用是什么？常用的型式哪 些？6.何谓“喘振”？有何危害？7.离心式制冷机组常用的能量调节方法有哪 些？5/26/202339