制冷原理與設(shè)備

1、制冷原理與設(shè)備制冷原理與設(shè)備第6章 螺桿式制冷壓縮機主 編李曉東電子制作電子制作齊向陽齊向陽 第6章 螺桿式制冷壓縮機6.1 螺桿式制冷壓縮機的工作過程螺桿式制冷壓縮機的工作過程6.1.1 基本構(gòu)造基本構(gòu)造 螺桿式制冷壓縮機主要由轉(zhuǎn)子、機殼（包括中部的氣缸體和兩端的吸、排氣端座等）、軸承、軸封、平衡活塞及輸氣量調(diào)節(jié)裝置組成。圖是典型開啟螺桿式壓縮機的一對轉(zhuǎn)子、氣缸和兩端端座的外形圖。第6章 螺桿式制冷壓縮機第6章 螺桿式制冷壓縮機l6.1.2 工作原理l螺桿式壓縮機的工作是依靠嚙合運動著的一個陽轉(zhuǎn)子與一個陰轉(zhuǎn)子，并借助于包圍這一對轉(zhuǎn)子四周的機殼內(nèi)壁的空間完成的。吸入 壓縮 排出工作原理第6章

2、螺桿式制冷壓縮機第6章 螺桿式制冷壓縮機6 依靠嚙合運動著的依靠嚙合運動著的一對陰陽轉(zhuǎn)子，借助一對陰陽轉(zhuǎn)子，借助它們的齒、齒槽與機它們的齒、齒槽與機殼內(nèi)壁所構(gòu)成的呈殼內(nèi)壁所構(gòu)成的呈“V”字形的一對齒字形的一對齒間容積呈周期性大小間容積呈周期性大小變化，來完成制冷劑變化，來完成制冷劑氣體氣體吸入吸入壓縮壓縮排排出出的工作過程。的工作過程。 螺桿式壓縮機的工作原理螺桿式壓縮機的工作原理6.1.3 工作過程螺桿式壓縮機的工作過程示意圖。其中，a、b為一對轉(zhuǎn)子的俯視圖，c、d、e、f為一對轉(zhuǎn)子由下而上的仰視圖。第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第6章 螺桿式制冷壓縮機l6.1.4 內(nèi)容積比及

3、附加功損失l1.內(nèi)容積比 21vVVnnVVppv2112i如果略去氣閥的阻力損失，可近似地認為活塞式制冷壓縮機壓縮終了時的壓力等于排氣腔內(nèi)氣體壓力 第6章 螺桿式制冷壓縮機l2.附加功損失 l（1）p2pd l（2）p2pd l（3）p2pd 二、特點二、特點 就壓縮氣體的原理而言，螺桿式制冷壓縮機與往復活塞式制冷壓縮機一樣，同屬于容積式壓縮機械，就其運動形式而言，螺桿式制冷壓縮機的轉(zhuǎn)子與離心式制冷壓縮機的轉(zhuǎn)子一樣，作高速旋轉(zhuǎn)運動。所以螺桿式制冷壓縮機兼有二者的特點。1. 優(yōu)點（1）轉(zhuǎn)速較高、又有質(zhì)量輕、體積小，占地面積小等一系列優(yōu)點。（2）動力平衡性能好，故基礎(chǔ)可以很小。（3）結(jié)構(gòu)簡單緊湊

4、，易損件少，維修簡單，使用可靠， 有利于實現(xiàn)操作自動化。（4）對液擊不敏感，單級壓力比高。（5）輸氣量幾乎不受排氣壓力的影響。在較寬的工況范圍內(nèi)， 仍可保持較高的效率。（1）噪聲大。（2）需要有專用設(shè)備和刀具來加工轉(zhuǎn)子。（3）輔助設(shè)備龐大。2. 缺點第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機一、主要零部件的結(jié)構(gòu)一、主要零部件的結(jié)構(gòu)螺桿式制冷壓縮機的主要零部件包括機殼、轉(zhuǎn)子、軸承、平衡活塞、軸封及輸氣量調(diào)節(jié)裝置等。6.3.1 機殼螺桿式制冷壓縮機的機殼一般為剖分式。它由機體（氣缸體）、吸氣端座、排氣端座及兩端端蓋組成，如圖所示。6.3 螺桿式制冷壓螺桿式制冷壓縮機的主要零部件縮機的主要零部件第

5、第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機6.3.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是螺桿式制冷壓縮機的主要部件。如圖所示，常采用整體式結(jié)構(gòu)，將螺桿與軸做成一體。第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機1. 轉(zhuǎn)子的齒形型面：主動轉(zhuǎn)子和從動轉(zhuǎn)子的齒面均為型面，是空間曲面。（1）齒形的基本要求）齒形的基本要求1) 較好的氣密性 。2)接觸線長度盡量短 3)較大的面積利用系數(shù) 。第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機泄漏途徑 如圖所示接觸線方向的泄漏如圖所示 第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機（2）典型齒形瑞典

6、Atlas copco公司德國Kaeser壓縮機公司 第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機日本神戶的齒形瑞典斯達爾（Stals）齒形 SRM雙邊不對稱齒形 CF齒形 德國GHH公司2.轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)參數(shù)轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和扭轉(zhuǎn)角）轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和扭轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和壓縮機的輸氣量、效率及轉(zhuǎn)子的剛度有很大關(guān)系。通常轉(zhuǎn)子齒數(shù)越少，在相同的轉(zhuǎn)子長度和端面面積時，壓縮機有較大的輸氣量。轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)角是指轉(zhuǎn)子上的一個齒在轉(zhuǎn)子兩端端平面上投影的夾角，如圖所示，它表示轉(zhuǎn)子上一個齒的扭曲程度。第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機（2）圓周速度和轉(zhuǎn)速）圓周速度和轉(zhuǎn)速 噴油螺桿式壓縮機最佳圓

7、周速度選擇在2535m/s左右 （3）公稱直徑、長徑比）公稱直徑、長徑比 確定螺桿直徑系列化的原則是：在最佳圓周速度的范圍內(nèi)，以盡可能少的螺桿直徑規(guī)格來滿足盡可能廣泛的輸氣量范圍。一般一般 值在值在1 1.5之間，我國產(chǎn)品有兩種長徑比，即之間，我國產(chǎn)品有兩種長徑比，即 =1.0和和 =1.5 第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機陽轉(zhuǎn)子名義直徑/mm100 125 100 120 160 200 250 315 400 500 陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速/（r/min）440029601450轉(zhuǎn)子長徑比1、1.5制冷劑R12、R22、R717表表 我國螺桿壓縮機結(jié)構(gòu)參數(shù)我國螺桿壓縮機結(jié)構(gòu)參數(shù)按我國機械工

8、業(yè)部標準JBT69061993噴油螺桿式單級制冷壓縮機中，推薦的螺桿壓縮機結(jié)構(gòu)參數(shù)系列見表第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機l6.3.3 軸承與平衡活塞l螺桿式制冷壓縮機屬高速重載。為了保證陰、陽轉(zhuǎn)子的精確定位及平衡軸向力和徑向力，必須選用高精度、高速、重載的軸承和相應(yīng)的平衡機構(gòu)，確保轉(zhuǎn)子可靠運行。l一般說，低負荷、小型機器中，多采用滾動軸承；高負荷、大中型機器中，多采用滑動軸承。第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機為了平衡部分或全部軸向力，通常用一個平衡活塞來達到這一目的。圖為一個油壓平衡活塞的結(jié)構(gòu)。螺桿式制冷壓縮機屬高速重載。螺

9、桿式制冷壓縮機屬高速重載。為了保證陰、陽轉(zhuǎn)子的精確定位為了保證陰、陽轉(zhuǎn)子的精確定位及平衡軸向力和徑向力，必須選及平衡軸向力和徑向力，必須選用高精度、高速、重載的軸承和用高精度、高速、重載的軸承和相應(yīng)的平衡機構(gòu)，確保轉(zhuǎn)子可靠相應(yīng)的平衡機構(gòu)，確保轉(zhuǎn)子可靠運行。運行。 第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機l6.3.4 能量及內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機構(gòu)能量及內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機構(gòu)l螺桿式制冷壓縮機輸氣量調(diào)節(jié)的方法主要有吸入節(jié)流調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)停調(diào)節(jié)、變頻調(diào)節(jié)、滑閥調(diào)節(jié)、柱塞閥調(diào)節(jié)等。目前使用較多的為滑閥調(diào)節(jié)和塞柱閥調(diào)節(jié)。l1. 滑閥調(diào)節(jié)l1)工作原理 即通過改變轉(zhuǎn)子的有效工作長度，來達到輸氣量調(diào)節(jié)的目的。1.滑閥調(diào)節(jié)

10、 輸氣量調(diào)節(jié)滑閥是螺桿式制冷壓縮機中用來調(diào)節(jié)輸氣量的一種結(jié)構(gòu)元件，雖然螺桿式制冷壓縮機的輸氣量調(diào)節(jié)方法有多種，但采用滑閥的調(diào)節(jié)方法獲得了普遍的應(yīng)用。如圖所示噴油結(jié)構(gòu)螺桿式制冷壓縮機大多采用噴油結(jié)構(gòu)。如圖b所示6.3.4 能量及內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機構(gòu)能量及內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機構(gòu)第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機滑閥調(diào)節(jié)的原理圖調(diào)節(jié)機構(gòu)的組成 輸氣量調(diào)節(jié)機構(gòu)由三部分組成：第一部分包括滑閥、滑閥頂桿、油活塞、液壓缸、壓縮彈簧及端座；第二部分為輸氣量調(diào)節(jié)指示器；第三部分為油路及輸氣量調(diào)節(jié)控制閥。3)調(diào)節(jié)過程 滑閥軸向移動的動作是根據(jù)吸氣壓力和溫度，通過液壓傳動

11、機構(gòu)來完成的，圖3-20表示電磁換向閥組控制輸氣量調(diào)節(jié)滑閥的工作情況。2. 塞柱閥調(diào)節(jié)塞柱閥調(diào)節(jié)塞柱閥的啟閉是通過電磁閥控制液壓泵中油的進出來實現(xiàn)的。塞柱閥調(diào)節(jié)輸氣量只能實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方法在小型、緊湊型螺桿壓縮機中常常可以看到。第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機3、內(nèi)容積比調(diào)節(jié)、內(nèi)容積比調(diào)節(jié)內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機構(gòu)的目的：就是通過改變徑向排氣孔口的位置來改變內(nèi)容積比，以適應(yīng)不同的運行工況。一般生產(chǎn)廠根據(jù)壓縮機應(yīng)用中的常用工況要求，提供不同內(nèi)容積比的壓縮機供選擇，以適應(yīng)不同的內(nèi)容積比的要求。我國內(nèi)容積比推薦值有2.6、3.6、5三種，以適應(yīng)高溫、中溫及低溫等不同蒸發(fā)溫度的要求。另外，對

12、于工況變化范圍大的機組，有必要實現(xiàn)內(nèi)容積比隨工況變化進行無級自動調(diào)節(jié)。第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子星輪星輪6.3.5 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機6.4 螺桿式制冷壓縮機的總體結(jié)構(gòu)螺桿式制冷壓縮機的總體結(jié)構(gòu)第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機

13、螺桿式制冷壓縮機陰轉(zhuǎn)子陽轉(zhuǎn)子主動轉(zhuǎn)子 左旋螺紋從動轉(zhuǎn)子右旋螺紋第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機37 開啟式壓縮機的優(yōu)點開啟式壓縮機的優(yōu)點 （1）壓縮機與電動機相分離，使壓縮機的適用范圍更廣。）壓縮機與電動機相分離，使壓縮機的適用范圍更廣。 （2）同一臺壓縮機，可以適應(yīng)不同制冷劑，除了采用鹵代烴制冷劑）同一臺壓縮機，可以適應(yīng)不同制冷劑，除了采用鹵代烴制冷劑外，通過更改部分零件的材質(zhì)，還可采用氨作制冷劑。外，通過更改部分零件的材質(zhì)，還可采用氨作制冷劑。 （3）可根據(jù)不同的制冷劑和使用工況條件，配用不同容量的電動機。）可根據(jù)不同的制冷劑和使用工況條件，配用不同容量的電動機。發(fā)展趨勢和研究

14、成果發(fā)展趨勢和研究成果 （1）普遍采用內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機構(gòu)；）普遍采用內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機構(gòu)； （2）采用單機雙級壓縮；）采用單機雙級壓縮； （3）開啟螺桿式壓縮機的小型化。）開啟螺桿式壓縮機的小型化。6.4.2 半封閉螺桿式制冷壓縮機半封閉螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機采用原因：采用原因： 當風冷及熱泵機組使用工況較惡劣，在高的冷凝壓力和低的蒸發(fā)壓當風冷及熱泵機組使用工況較惡劣，在高的冷凝壓力和低的蒸發(fā)壓力時，排氣和潤滑油溫度或內(nèi)置電動機溫度會過高，造成保護裝置動作，力時，排氣和潤滑油溫度或內(nèi)置電動機溫度會過高，造成保護裝置動作，壓縮機停機，為了保證壓縮機能在工作界限范圍

15、內(nèi)運行，可采用噴射液壓縮機停機，為了保證壓縮機能在工作界限范圍內(nèi)運行，可采用噴射液體制冷劑進行冷卻降溫。體制冷劑進行冷卻降溫。 噴射液體制冷劑以降低排氣溫度噴射液體制冷劑以降低排氣溫度 第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機6.4.3 全封閉螺桿式壓縮機全封閉螺桿式壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機6.4.4 單螺桿制冷壓縮機單螺桿制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機具有內(nèi)壓縮過程，具有內(nèi)壓縮過程，而且一個基元容而且一個基元容積在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)，積在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)， 完成了兩次吸氣、完成了兩次吸氣、壓縮和排氣循環(huán)壓縮和排氣循環(huán)過程過程第第6章章 螺桿式制冷壓縮機

16、螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機4. 軸封制冷系統(tǒng)的密封至關(guān)重要，因此在開啟螺桿式制冷壓縮機的轉(zhuǎn)子外伸軸處，通常采用密封性能較好的接觸式機械密封，它主要有彈簧式和波紋管式兩種。第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機l6.6 螺桿式制冷壓縮機組l6.6.1螺桿式制冷壓縮機組的構(gòu)成l生產(chǎn)廠多將壓縮機、驅(qū)動電動機及上述輔助機構(gòu)組裝成機組的形式，稱為螺桿式制冷壓縮機組。 l壓縮機組由壓縮機、電動機、聯(lián)軸器、油分離器、油冷卻器、液壓泵、油過濾器、吸氣過濾器、控制臺等組成。 第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章

17、 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機組的構(gòu)成第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機a)一級節(jié)流制冷系統(tǒng) b)二級節(jié)流制冷系統(tǒng)1壓縮機 2油分離器 3冷凝器 4貯液器 5經(jīng)濟器6蒸發(fā)器 7、8節(jié)流閥 9油冷卻器6.6.2帶經(jīng)濟器的螺桿式制冷壓縮機組帶經(jīng)濟器的螺桿式制冷壓縮機組第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機l6.6.2帶經(jīng)濟器的螺桿式制冷壓縮機組l螺桿式制冷壓縮機雖具有單級壓力比高的優(yōu)點，但隨著壓力比的增大，泄漏損失急速地增加，因此，低溫工況下運行時效率顯著降低。l為了擴大其使用范圍，改善低溫工況的性能，提高效率，可利用

18、螺桿式制冷壓縮機吸氣、壓縮、排氣單向進行的特點，在機殼或端蓋的適當位置開設(shè)補氣口，使轉(zhuǎn)子基元容積在壓縮過程的某一轉(zhuǎn)角范圍，與補氣口相通，使系統(tǒng)中增設(shè)的中間容器內(nèi)的閃發(fā)性氣體，通過補氣口進入基元容積中。這樣，單級螺桿式制冷壓縮機按雙級制冷循環(huán)工作，達到節(jié)能的效果。此增設(shè)的中間容器稱為經(jīng)濟器。第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機1壓縮機 2油分離器 3冷凝器 4儲液器5調(diào)節(jié)閥 6節(jié)流閥 7蒸發(fā)器帶經(jīng)濟器的螺桿式制冷壓縮機系統(tǒng)第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機l6.6.3噴液螺桿式制冷壓縮機組l螺桿式壓縮機噴液或噴油，是利用了它對濕行程不敏感，即不怕帶液運行的優(yōu)點而實施的。l由于油

19、的降溫密封作用，在螺桿式壓縮機運行中噴入大量的潤滑油，提高了壓縮機的性能。然而，對于油的處理上，卻增加了油分離器和油冷卻器等設(shè)備，使得機組笨重龐大，與螺桿式壓縮機主機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕極不相稱，尤其是中小型封閉式壓縮機。l在壓縮機壓縮過程中用噴射制冷劑液體代替噴油，借此省去油冷卻器，縮小油分離器，并且噴液冷卻能使排氣溫度下降，防止封閉式壓縮機電動機因排氣溫度過高引起保護裝置動作而停機。第第6章章 螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機l四、多臺主機并聯(lián)運轉(zhuǎn)系統(tǒng)四、多臺主機并聯(lián)運轉(zhuǎn)系統(tǒng)l在同一系統(tǒng)中采用多臺螺桿式壓縮機并聯(lián)來代替單臺機運行，在調(diào)節(jié)工況時，可以節(jié)省功率，特別是在較大輸氣量的系統(tǒng)中尤為有利。l近幾年多臺主機并聯(lián)運轉(zhuǎn)系統(tǒng)取得很大發(fā)展，其適用冷量范圍為2401500kW。l優(yōu)點：l其一是可以用較少的機型來滿足不同輸氣量的需要，便于制造廠