淺析空分制冷低溫裝置的原理

1、    淺析空分制冷低溫裝置的原理    王帥+牛海寬摘 要：本文主要介紹了螺桿式的制冷壓縮機(jī)和渦旋式的制冷壓縮機(jī)以及離心式的制冷壓縮機(jī)的原理。關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)；工作原理；發(fā)展一、螺桿式制冷的壓縮機(jī)1.1螺桿式制冷壓縮機(jī)的原理雙螺桿的制冷壓縮機(jī)做為一個(gè)能量可以調(diào)試的噴油試壓縮機(jī)，其吸氣和壓縮以及排氣這三個(gè)連續(xù)的過程主要是依靠壓縮機(jī)內(nèi)部一對嚙合陰陽轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，產(chǎn)生的周期性容積變化實(shí)現(xiàn)制冷的。通常來說，陽轉(zhuǎn)子是主動(dòng)的轉(zhuǎn)子，陰轉(zhuǎn)子是從動(dòng)的轉(zhuǎn)子。雙螺桿式的制冷壓縮機(jī)主要包括：徑向與軸向都是滾動(dòng)軸承。其開啟式設(shè)置有油泵、油分離器以及儲(chǔ)油箱。封閉式主要是差壓供油

2、來進(jìn)行噴油、潤滑、冷卻以及驅(qū)動(dòng)滑閥的容量調(diào)節(jié)之活塞的移動(dòng)。螺桿式的制冷壓縮機(jī)壓縮原理主要為：吸氣過程主要包括：氣體經(jīng)過吸氣口進(jìn)入到陰陽轉(zhuǎn)子齒間的容積。壓縮過程主要包括：在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，陰陽轉(zhuǎn)子通過齒相互連通，之間有些許容積，因?yàn)殛庩栟D(zhuǎn)子齒子互相嚙合，中間的容積慢慢縮小，里面的氣體也慢慢壓縮。排氣過程主要包括：將壓縮過的氣體轉(zhuǎn)移排氣口，整個(gè)工作循環(huán)就完成了。1.2單螺桿的制冷壓縮機(jī)單螺桿的制冷壓縮主要是由一個(gè)主動(dòng)的轉(zhuǎn)子與兩個(gè)星輪相互嚙合進(jìn)而產(chǎn)生壓縮。其吸氣和壓縮以及排氣這三個(gè)連續(xù)的過程主要是依靠轉(zhuǎn)子與星輪在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候所產(chǎn)生的周期性容積的變化實(shí)現(xiàn)的。其轉(zhuǎn)子的齒數(shù)是六，星輪的齒數(shù)是十一，單螺桿的制

3、冷壓縮的主要零部件是：轉(zhuǎn)子一個(gè)、星輪兩個(gè)、主軸承、機(jī)體以及能量調(diào)節(jié)的裝置，其容量可以從百分之十到百分之百無級調(diào)節(jié)，以及三與四段式的調(diào)節(jié)。單螺桿的制冷壓縮機(jī)壓縮原理主要為：其吸氣的過程：氣體經(jīng)過吸氣口進(jìn)入到轉(zhuǎn)子的齒槽，隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)星輪依次的進(jìn)入到轉(zhuǎn)子齒槽的嚙合狀態(tài)，其氣體進(jìn)入到壓縮腔內(nèi)。也就是轉(zhuǎn)子齒槽的曲面和機(jī)殼內(nèi)腔以及星輪齒面之間形成密閉空間。壓縮的過程：轉(zhuǎn)子的不斷旋轉(zhuǎn)，其壓縮腔里面的容積也在不斷減小，氣體不斷的壓縮一直到壓縮腔的前沿不斷旋轉(zhuǎn)直到排氣口。排氣的過程：在壓縮腔的前沿轉(zhuǎn)不斷旋轉(zhuǎn)一直到排氣口再開始排氣，整個(gè)工作循環(huán)就完成了了。星輪是對稱布置的，每旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期都會(huì)發(fā)生兩次的壓縮，其排氣

4、量一般是上一個(gè)周循環(huán)的兩倍。1.3螺桿式的制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)螺桿式的制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的零部件比較少，易損的零部件也比較少，其可靠性也比較高。設(shè)備操作維護(hù)的方法也比較便捷，沒有不平衡的慣性力，其運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)安全，產(chǎn)生的振動(dòng)也比較小。螺桿式強(qiáng)制輸氣的排氣量幾乎不怎么受到排氣壓力影響，其適應(yīng)性比較強(qiáng)。螺桿式制冷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子齒之間實(shí)際上還是有一定的間隙的，對濕不敏感，可以耐液擊。排氣的溫度比較低，能夠在壓力比較高的情況下工作運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)制冷量無級調(diào)節(jié)，使用滑閥機(jī)構(gòu)，使得制冷量能夠從百分之十五到百分之百無級調(diào)節(jié)，降低了運(yùn)行承包。容易實(shí)現(xiàn)運(yùn)行自動(dòng)化，進(jìn)而遠(yuǎn)程通信也比較容易實(shí)現(xiàn)。二、渦旋式的制冷壓縮機(jī)2.1

5、渦旋式的制冷壓縮機(jī)原理渦旋式的壓縮機(jī)主要的工作部件就是固定渦旋體以及與其嚙合相對運(yùn)動(dòng)的渦旋體，動(dòng)渦旋體與靜渦旋體型線都是螺旋形的，動(dòng)盤相對于靜盤要相差一百八十度的對置安裝，在理論上動(dòng)盤與靜盤會(huì)在軸向幾條直線上面接觸，其渦旋體型端部和渦旋體的底部相互接觸，那么在動(dòng)盤與靜盤之間形成了許多月牙形的空間，也就是基元容積。動(dòng)盤一般以靜盤中心當(dāng)作旋轉(zhuǎn)的中心，以旋轉(zhuǎn)半徑當(dāng)作無自轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)平動(dòng)的時(shí)候，外圈月牙的空間就會(huì)不斷的向著中心移動(dòng)，使得基元的容積慢慢的縮小，并且外側(cè)沒有封閉基元容積在不斷的擴(kuò)大，每一個(gè)基元容積發(fā)生變化的過程是相似的。2.2渦旋式的制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)渦旋式的制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的效率比較高，渦旋式

6、的制冷壓縮機(jī)吸氣和壓縮以及排氣的過程是連續(xù)的單向進(jìn)行的，相鄰的工作腔里面的壓力比較小，氣體的泄漏比較少，無間隙容積里面的氣體在膨脹的過程中，其容積的效率比較高，其效率往往高達(dá)百分之九十五以上，動(dòng)渦旋體的上面所有的方向都以幾毫米回轉(zhuǎn)半徑進(jìn)行同步的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此其運(yùn)動(dòng)的速度比較低，運(yùn)行中的摩擦損失也比較少。沒有設(shè)置吸氣閥，也沒安裝排氣閥，氣流流動(dòng)的損失比較小。渦旋式的制冷壓縮機(jī)效率比以前要高出百分之十。力矩的變化比較小，振動(dòng)也比較小，運(yùn)行中的噪聲比較低。由于渦旋式的制冷壓縮機(jī)其壓縮的過程比較慢，在一對渦旋體里面幾個(gè)月牙的空間能夠同時(shí)壓縮的過程，使得曲軸轉(zhuǎn)矩的變化比較小，渦旋式轉(zhuǎn)矩只是滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式與往復(fù)式

7、的十分之一，壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)。由于渦旋式的制冷壓縮機(jī)的吸氣和壓縮以及排氣是連續(xù)不斷進(jìn)行的，因此，進(jìn)排氣壓力的脈動(dòng)非常小，進(jìn)而其振動(dòng)與噪聲都比較小。渦旋式的制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡單，體積比較小，重量比較輕，可靠性也比較高。三、離心式的制冷壓縮機(jī)3.1離心式的制冷壓縮機(jī)原理離心式的制冷壓縮機(jī)主要的部件有：主軸、葉輪、平衡盤。一般情況下壓縮機(jī)軸向的吸氣口吸入蒸汽，進(jìn)而進(jìn)入到高速旋轉(zhuǎn)的葉輪里面。離心的作用下蒸氣經(jīng)過葉輪里面從葉片組成流道，朝著中心的方向流向周邊，在這個(gè)時(shí)候壓力不斷上升，蒸氣絕對速度不斷增大。蒸氣經(jīng)過葉輪之后進(jìn)入到擴(kuò)壓器里面，使得蒸氣的速度慢慢減弱，壓力不斷升高。蒸汽通過擴(kuò)壓器慢慢匯集

8、到蝸殼里面，再從排氣口將蒸汽排出。3.2離心式的制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)離心式的制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡單，運(yùn)行工作起來也比較可靠，幾乎沒對設(shè)施零件造成損失，連續(xù)工作的周期比較長。機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)工作的時(shí)候自動(dòng)化的程度比較高，可以對制冷量進(jìn)行無極調(diào)節(jié)，離心式的制冷壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，其剩余慣性力非常小，運(yùn)轉(zhuǎn)也比較平穩(wěn)，所以，對基礎(chǔ)的要求比較低。比較容易進(jìn)行多級的壓縮與節(jié)流，將制冷劑加入到壓縮機(jī)里面間級的時(shí)候，就可以得到完全冷卻，并且在每個(gè)蒸發(fā)器里面可以得到蒸發(fā)溫度，主要用來滿足工藝流程的要求，對于大型低溫的機(jī)組，可以選用那些經(jīng)濟(jì)性比較高工業(yè)汽輪機(jī)進(jìn)行直接拖動(dòng)，對于有廢氣的熱蒸汽工業(yè)企業(yè)，其經(jīng)濟(jì)性非常高。其外形的尺寸比較小，質(zhì)量也比較小，占地面積也比較小，氣價(jià)格也很便宜。在制冷量相同的情況下，活塞式的壓縮機(jī)質(zhì)量要高于離心式的壓縮機(jī)的五到八倍，活塞式的壓縮機(jī)的占地面積要比離心式的壓縮機(jī)高出一倍。其容易損失的零件比較少，其