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螺桿式壓縮機(jī)又稱螺桿壓縮機(jī)。20世紀(jì)50年代,就有噴油螺桿式壓縮機(jī)應(yīng)用在制冷裝置上,由于其結(jié)構(gòu)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(duì)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(fù)式壓縮機(jī)的使用范圍,而且不斷地向中等容量范圍延伸,廣泛地應(yīng)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(jī)的螺桿式熱泵從20世紀(jì)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。
離心式壓縮機(jī)是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)(即透平式壓縮機(jī))。在離心式壓縮機(jī)中,高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給予氣體的離心力作用,以及在擴(kuò)壓通道中給予氣體的擴(kuò)壓作用,使氣體壓力得到提高。
早期,由于這種壓縮機(jī)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(xué)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(jī)就成為壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體的關(guān)鍵機(jī)器,而占有極其重要的地位。隨著氣體動(dòng)力學(xué)研究的成就使離心壓縮機(jī)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(shù)關(guān)鍵的研制成功,解決了離心壓縮機(jī)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(jī)的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展,以致在很多場合可取代往復(fù)壓縮機(jī),而大大地?cái)U(kuò)大了應(yīng)用范圍。
是各類壓縮機(jī)中發(fā)展最早的一種,公元前1500年中國發(fā)明的木風(fēng)箱為往復(fù)活塞壓縮機(jī)的雛型。18世紀(jì)末,英國制成第一臺(tái)工業(yè)用往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)。20世紀(jì)30年代開始出現(xiàn)迷宮壓縮機(jī),隨后又出現(xiàn)各種無油潤滑壓縮機(jī)和隔膜壓縮機(jī)。50年代出現(xiàn)的對(duì)動(dòng)型結(jié)構(gòu)使大型往復(fù)活塞壓縮機(jī)的尺寸大為減小,并且實(shí)現(xiàn)了單機(jī)多用。
活塞式壓縮機(jī)使用歷史悠久,是目前國內(nèi)用得最多的制壓縮機(jī)。由于其壓力范圍廣,能夠適應(yīng)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(diǎn);其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,易損件多,檢修周期短,對(duì)濕行程敏感,有脈沖振動(dòng),運(yùn)行平穩(wěn)性差。
螺桿壓縮機(jī)是一種新的壓縮裝置,它與往復(fù)式相比
優(yōu)點(diǎn):
①機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,占地面積少,重量輕。
②熱效率高,加工件少,壓縮機(jī)的零件總數(shù)只有活塞式的1/10。機(jī)器易損件少,運(yùn)行安全可靠,操作維護(hù)簡單。
③氣體沒有脈動(dòng),運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),機(jī)組對(duì)基礎(chǔ)不高不需要專門基礎(chǔ)④運(yùn)行中向轉(zhuǎn)子腔噴油,因此排氣溫度低。
⑤對(duì)濕行程不敏感,濕蒸汽或少量液體進(jìn)入機(jī)內(nèi),沒有液擊危險(xiǎn)。
⑥可在較高壓比下運(yùn)行。
⑦可借助滑閥改變壓縮有效行程,可進(jìn)行10~100%的無級(jí)冷量調(diào)節(jié)。
缺點(diǎn):
需要復(fù)雜的油處理設(shè)備,要求分離效果很好的油分離器及油冷卻器等設(shè)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(zhuǎn)速高,氣量大,機(jī)械磨損小,易損件少,維護(hù)簡單,連續(xù)工作時(shí)間長,振動(dòng)小,運(yùn)行平穩(wěn),對(duì)基礎(chǔ)要求低,在大氣量時(shí),單位功率機(jī)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(jí)調(diào)節(jié),易于多級(jí)壓縮和節(jié)流,可以滿足某些化工流程的要求,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,對(duì)于大型機(jī),可以采用經(jīng)濟(jì)性較高的工業(yè)汽輪機(jī)直接拖動(dòng),這對(duì)有廢熱蒸汽的企業(yè)有經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢。缺點(diǎn)是:噪聲頻率較高,冷卻水消耗大,操作不當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生喘振。
在制冷系統(tǒng)中,因?yàn)橥鶑?fù)式制冷壓縮機(jī)與螺桿式制冷壓縮機(jī)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(duì)于往復(fù)式制冷壓縮機(jī)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(guān)閉時(shí)的密封性。這是因?yàn)槲鼩忾y開啟時(shí)要克服彈簧阻力(壓縮 彈簧)以及氣體流過氣閥時(shí),由于通過截面較小,流動(dòng)速度較高,故產(chǎn)生一定的流動(dòng)阻力,因此,往復(fù)式制冷壓縮機(jī)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(fù)式制冷壓縮機(jī)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(duì)于螺桿式制冷壓縮機(jī)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(jī)中,螺桿的性能好壞是個(gè)關(guān)鍵。如果螺桿的齒型為對(duì)稱的圓弧型,那么它的制造簡單。如果螺桿的齒型為非對(duì)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(qiáng)度,增加螺桿式制冷壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性,并且有利于使螺桿式制冷壓縮機(jī)向高壓力比的方向發(fā) 展。
在螺桿式制冷壓縮機(jī)中,直徑和長度尺寸相同的的兩對(duì)螺桿,轉(zhuǎn)子面積利用系數(shù)值大的一對(duì),其排氣量大。從表面上看,轉(zhuǎn)子面積利用系數(shù)越大,對(duì)于螺桿式制冷壓縮機(jī)的性能越好。但是,如果轉(zhuǎn)子面積利用系數(shù)過大,則會(huì)降低螺桿的強(qiáng)度與剛度。
在螺桿式制冷壓縮機(jī)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(jī)的排氣量。從表面上看,螺桿的齒數(shù)越少,對(duì)于螺桿式制冷壓縮機(jī)的性能越好。但是,如果螺桿的齒數(shù)過少,則會(huì)降低螺桿的抗彎強(qiáng)度和剛度。
在螺桿式制冷壓縮機(jī)中,提高螺桿的圓周速度,就可以使螺桿式制冷壓縮機(jī)中的外型尺寸和質(zhì)量等到減小,氣體通過螺桿式制冷壓縮機(jī)中的間隙的相對(duì)泄漏 量就會(huì)減少,有利于提高螺桿式制冷壓縮機(jī)的容積效率和熱效率。從表面上看,螺桿的圓周速度越快,對(duì)于螺桿式制冷壓縮機(jī)的性能越好。但是,如果螺桿的圓周速 度過快,就會(huì)相應(yīng)地增加氣體在吸排氣孔口及齒間圓周速度內(nèi)的流動(dòng)損失。
在三種常見的制冷壓縮機(jī)(往復(fù)式、螺桿式、離心式)中,往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性立是往復(fù)式制冷壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)。因?yàn)榻?jīng)常受到往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性,所以往復(fù)式制冷壓縮機(jī)中的氣閥和曲柄連桿機(jī)構(gòu)最容易受到破化。
在三種常見的制冷壓縮機(jī)(往復(fù)式、螺桿式、離心式)中,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的巨大噪聲是螺桿式制冷壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)。因?yàn)榻?jīng)常受到制冷劑氣體周期性地高速通過吸、排氣孔口,以及通過縫隙的泄漏等原因帶來的影響,所以在螺桿式制冷壓縮機(jī)中必須選擇合理的螺桿運(yùn)轉(zhuǎn)速度。
造成離心式制冷壓縮機(jī)的喘振原因是因?yàn)?,?dāng)冷凝器的冷卻水進(jìn)水量減小到一定程度時(shí),離心式制冷壓縮機(jī)的流量減小到很小,它的通道中出現(xiàn)嚴(yán)重的氣體 脫流,它的出口壓力突然下降。雖然離心式制冷壓縮機(jī)和冷凝器是聯(lián)合地工作,但是冷凝器中的氣體的壓力并不是同時(shí)地減低,于是冷凝器中的氣體的壓力反大于離 心式制冷壓縮機(jī)的出口壓力,造成冷凝器中的氣體倒流至離心式制冷壓縮機(jī)中,直至冷凝器中的氣體壓力下降到等于離心式制冷壓縮機(jī)的出口壓力為止。
這是,離心 式制冷壓縮機(jī)又開始向冷凝器送氣,流量增加,離心式制冷壓縮機(jī)恢復(fù)正常工作。但是,當(dāng)冷凝器中的氣體壓力也恢復(fù)到原來的氣體壓力時(shí),離心式制冷壓縮機(jī)的流 量又減小,離心式制冷壓縮機(jī)的出口壓力有開始下降,氣體又產(chǎn)生倒流。如此周而復(fù)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(jī)中,冷凝器的冷卻 水量是不宜過小的,否則會(huì)使在離心式制冷壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng),嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蓪?duì)離心式制冷壓縮機(jī)的破化。