制冷原理與設(shè)備(螺桿式制冷壓縮機)

1、制冷原理與設(shè)備第6章 螺桿式制冷緊縮機主 編李曉東電子制造齊向陽 .第6章 螺桿式制冷緊縮機6.1 螺桿式制冷緊縮機的任務(wù)過程6.1.1 根本構(gòu)造 螺桿式制冷緊縮機主要由轉(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)理安裝組成。圖是典型開啟螺桿式緊縮機的一對轉(zhuǎn)子、氣缸和兩端端座的外形圖。.第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機6.1.2 任務(wù)原理螺桿式緊縮機的任務(wù)是依托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)子周圍的機殼內(nèi)壁的空間完成的。.吸入 緊縮 排出任務(wù)原理第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機6 依托嚙合運動著的

2、一對陰陽轉(zhuǎn)子，借助它們的齒、齒槽與機殼內(nèi)壁所構(gòu)成的呈“V字形的一對齒間容積呈周期性大小變化，來完成制冷劑氣體吸入緊縮排出的任務(wù)過程。 螺桿式緊縮機的任務(wù)原理.6.1.3 任務(wù)過程螺桿式緊縮機的任務(wù)過程表示圖。其中，a、b為一對轉(zhuǎn)子的俯視圖，c、d、e、f為一對轉(zhuǎn)子由下而上的俯視圖。第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機6.1.4 內(nèi)容積比及附加功損失1.內(nèi)容積比 假設(shè)略去氣閥的阻力損失，可近似地以為活塞式制冷緊縮機緊縮終了時的壓力等于排氣腔內(nèi)氣體壓力 .第6章 螺桿式制冷緊縮機2.附加功損失 1p2pd 2p2pd 3p2pd .二、特點 就緊縮氣體的原理而言，螺桿式制冷緊縮機與往

3、復(fù)活塞式制冷緊縮機一樣，同屬于容積式緊縮機械，就其運動方式而言，螺桿式制冷緊縮機的轉(zhuǎn)子與離心式制冷緊縮機的轉(zhuǎn)子一樣，作高速旋轉(zhuǎn)運動。所以螺桿式制冷緊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，故根底可以很小。3構(gòu)造簡單緊湊，易損件少，維修簡單，運用可靠， 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)， 仍可堅持較高的效率。1噪聲大。2需求有公用設(shè)備和刀具來加工轉(zhuǎn)子。3輔助設(shè)備龐大。2. 缺陷第6章 螺桿式制冷緊縮機.一、主要零部件的構(gòu)造螺桿式制冷緊縮機的主要零部件包括機殼、轉(zhuǎn)子

4、、軸承、平衡活塞、軸封及輸氣量調(diào)理安裝等。6.3.1 機殼螺桿式制冷緊縮機的機殼普通為剖分式。它由機體氣缸體、吸氣端座、排氣端座及兩端端蓋組成，如下圖。6.3 螺桿式制冷緊縮機的主要零部件第6章 螺桿式制冷緊縮機.6.3.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是螺桿式制冷緊縮機的主要部件。如下圖，常采用整體式構(gòu)造，將螺桿與軸做成一體。第6章 螺桿式制冷緊縮機.1. 轉(zhuǎn)子的齒形型面：自動轉(zhuǎn)子和從動轉(zhuǎn)子的齒面均為型面，是空間曲面。1齒形的根本要求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6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機走漏途徑 如下圖接觸線方向的走漏如下圖 .第6章 螺桿式制冷

5、緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機2典型齒形瑞典Atlas copco公司德國Kaeser緊縮機公司 .第6章 螺桿式制冷緊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)子主要構(gòu)造參數(shù)1轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和改動角 轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和緊縮機的輸氣量、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，在一樣的轉(zhuǎn)子長度和端面面積時，緊縮機有較大的輸氣量。轉(zhuǎn)子的改動角是指轉(zhuǎn)子上的一個齒在轉(zhuǎn)子兩端端平面上投影的夾角，如下圖，它表示轉(zhuǎn)子上一個齒的扭曲程度。第6章 螺桿式制冷緊縮機.2圓周速度和轉(zhuǎn)速 噴油螺桿式緊縮機最正確圓周速度選擇在2535m/s左右 3公稱直徑、長徑比

6、確定螺桿直徑系列化的原那么是：在最正確圓周速度的范圍內(nèi)，以盡能夠少的螺桿直徑規(guī)格來滿足盡能夠廣泛的輸氣量范圍。普通值在11.5之間，我國產(chǎn)品有兩種長徑比，即=1.0和=1.5 第6章 螺桿式制冷緊縮機.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/min440029601450轉(zhuǎn)子長徑比1、1.5制冷劑R12、R22、R717表 我國螺桿緊縮機構(gòu)造參數(shù)按我國機械工業(yè)部規(guī)范JBT69061993中，引薦的螺桿緊縮機構(gòu)造參數(shù)系列見表第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機6.3.3 軸承與平衡活塞螺桿式制冷緊縮機屬高速

7、重載。為了保證陰、陽轉(zhuǎn)子的準確定位及平衡軸向力和徑向力，必需選用高精度、高速、重載的軸承和相應(yīng)的平衡機構(gòu)，確保轉(zhuǎn)子可靠運轉(zhuǎn)。普通說，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6章 螺桿式制冷緊縮機為了平衡部分或全部軸向力，通常用一個平衡活塞來到達這一目的。圖為一個油壓平衡活塞的構(gòu)造。螺桿式制冷緊縮機屬高速重載。為了保證陰、陽轉(zhuǎn)子的準確定位及平衡軸向力和徑向力，必需選用高精度、高速、重載的軸承和相應(yīng)的平衡機構(gòu)，確保轉(zhuǎn)子可靠運轉(zhuǎn)。 .第6章 螺桿式制冷緊縮機6.3.4 能量及內(nèi)容積比調(diào)理機構(gòu)螺桿式制冷緊縮機輸氣量調(diào)理的方法主要有吸入節(jié)流調(diào)理、轉(zhuǎn)停調(diào)理、變頻調(diào)理、

8、滑閥調(diào)理、柱塞閥調(diào)理等。目前運用較多的為滑閥調(diào)理和塞柱閥調(diào)理。1. 滑閥調(diào)理1)任務(wù)原理 即經(jīng)過改動轉(zhuǎn)子的有效任務(wù)長度，來到達輸氣量調(diào)理的目的。.1.滑閥調(diào)理 輸氣量調(diào)理滑閥是螺桿式制冷緊縮機中用來調(diào)理輸氣量的一種構(gòu)造元件，雖然螺桿式制冷緊縮機的輸氣量調(diào)理方法有多種，但采用滑閥的調(diào)理方法獲得了普遍的運用。如下圖噴油構(gòu)造螺桿式制冷緊縮機大多采用噴油構(gòu)造。如圖b所示6.3.4 能量及內(nèi)容積比調(diào)理機構(gòu)第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機滑閥調(diào)理的原理圖.調(diào)理機構(gòu)的組成 輸氣量調(diào)理機構(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、緊縮彈簧及端座；第二部分為輸氣量調(diào)理指示器；第

9、三部分為油路及輸氣量調(diào)理控制閥。3)調(diào)理過程 滑閥軸向挪動的動作是根據(jù)吸氣壓力和溫度，經(jīng)過液壓傳動機構(gòu)來完成的，圖3-20表示電磁換向閥組控制輸氣量調(diào)理滑閥的任務(wù)情況。2. 塞柱閥調(diào)理塞柱閥的啟閉是經(jīng)過電磁閥控制液壓泵中油的進出來實現(xiàn)的。塞柱閥調(diào)理輸氣量只能實現(xiàn)有級調(diào)理。這種調(diào)理方法在小型、緊湊型螺桿緊縮機中經(jīng)?？梢钥吹健５?章 螺桿式制冷緊縮機.3、內(nèi)容積比調(diào)理內(nèi)容積比調(diào)理機構(gòu)的目的：就是經(jīng)過改動徑向排氣孔口的位置來改動內(nèi)容積比，以順應(yīng)不同的運轉(zhuǎn)工況。普通消費廠根據(jù)緊縮機運用中的常用工況要求，提供不同內(nèi)容積比的緊縮機供選擇，以順應(yīng)不同的內(nèi)容積比的要求。我國內(nèi)容積比引薦值有2.6、3.6、5三

10、種，以順應(yīng)高溫、中溫及低溫等不同蒸發(fā)溫度的要求。另外，對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展無級自動調(diào)理。第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機 轉(zhuǎn)子星輪.6.3.5 光滑系統(tǒng)第6章 螺桿式制冷緊縮機.6.4 螺桿式制冷緊縮機的總體構(gòu)造第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機陰轉(zhuǎn)子陽轉(zhuǎn)子自動轉(zhuǎn)子 左旋螺紋從動轉(zhuǎn)子右旋螺紋.第6章 螺桿式制冷緊縮機37開啟式緊縮機的優(yōu)點 1緊縮機與電動機相分別，使緊縮機的適用范圍更廣。 2同一

11、臺緊縮機，可以順應(yīng)不同制冷劑，除了采用鹵代烴制冷劑外，經(jīng)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)不同的制冷劑和運用工況條件，配用不同容量的電動機。開展趨勢和研討成果 1普遍采用內(nèi)容積比調(diào)理機構(gòu)； 2采用單機雙級緊縮； 3開啟螺桿式緊縮機的小型化。.6.4.2 半封鎖螺桿式制冷緊縮機第6章 螺桿式制冷緊縮機.采用緣由： 當風冷及熱泵機組運用工況較惡劣，在高的冷凝壓力和低的蒸發(fā)壓力時，排氣和光滑油溫度或內(nèi)置電動機溫度會過高，呵斥維護安裝動作，緊縮機停機，為了保證緊縮機能在任務(wù)界限范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，可采用放射液體制冷劑進展冷卻降溫。 放射液體制冷劑以降低排氣溫度 第6章 螺桿式制冷緊縮機.6.

12、4.3 全封鎖螺桿式緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機.6.4.4 單螺桿制冷緊縮機第6章 螺桿式制冷緊縮機.具有內(nèi)緊縮過程，而且一個基元容積在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)， 完成了兩次吸氣、緊縮和排氣循環(huán)過程第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機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緊縮機的轉(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6章 螺桿式制冷緊縮機6.6 螺桿式制冷緊縮機組6.6.1螺桿式制冷緊縮機組的構(gòu)成消費廠多將緊縮機、驅(qū)動電動機及上述輔助機構(gòu)組裝成機組的方式，稱為螺桿式制冷緊縮機組。 緊縮機組由緊縮機、電動機、聯(lián)軸器、油分別器、

13、油冷卻器、液壓泵、油過濾器、吸氣過濾器、控制臺等組成。 .第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機螺桿式制冷緊縮機組的構(gòu)成.第6章 螺桿式制冷緊縮機a)一級節(jié)流制冷系統(tǒng) b)二級節(jié)流制冷系統(tǒng)1緊縮機 2油分別器 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)濟器的螺桿式制冷緊縮機組.第6章 螺桿式制冷緊縮機.第6章 螺桿式制冷緊縮機6.6.2帶經(jīng)濟器的螺桿式制冷緊縮機組螺桿式制冷緊縮機雖具有單級壓力比高的優(yōu)點，但隨著壓力比的增大，走漏損失急速地添加，因此，低溫工況下運轉(zhuǎn)時效率顯著降低。為了擴展其運用范圍，改善低溫工況的性能，提高

14、效率，可利用螺桿式制冷緊縮機吸氣、緊縮、排氣單向進展的特點，在機殼或端蓋的適當位置開設(shè)補氣口，使轉(zhuǎn)子基元容積在緊縮過程的某一轉(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，經(jīng)過補氣口進入基元容積中。這樣，單級螺桿式制冷緊縮機按雙級制冷循環(huán)任務(wù)，到達節(jié)能的效果。此增設(shè)的中間容器稱為經(jīng)濟器。.第6章 螺桿式制冷緊縮機1緊縮機 2油分別器 3冷凝器 4儲液器5調(diào)理閥 6節(jié)流閥 7蒸發(fā)器帶經(jīng)濟器的螺桿式制冷緊縮機系統(tǒng).第6章 螺桿式制冷緊縮機6.6.3噴液螺桿式制冷緊縮機組螺桿式緊縮機噴液或噴油，是利用了它對濕行程不敏感，即不怕帶液運轉(zhuǎn)的優(yōu)點而實施的。由于油的降溫密封作用，在螺桿式緊縮機

15、運轉(zhuǎn)中噴入大量的光滑油，提高了緊縮機的性能。然而，對于油的處置上，卻添加了油分別器和油冷卻器等設(shè)備，使得機組笨重龐大，與螺桿式緊縮機主機構(gòu)造簡單、體積小、質(zhì)量輕極不相稱，尤其是中小型封鎖式緊縮機。在緊縮機緊縮過程中用放射制冷劑液體替代噴油，借此省去油冷卻器，減少油分別器，并且噴液冷卻能使排氣溫度下降，防止封鎖式緊縮機電動機因排氣溫度過高引起維護安裝動作而停機。.第6章 螺桿式制冷緊縮機四、多臺主機并聯(lián)運轉(zhuǎn)系統(tǒng)在同一系統(tǒng)中采用多臺螺桿式緊縮機并聯(lián)來替代單臺機運轉(zhuǎn)，在調(diào)理工況時，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。近幾年多臺主機并聯(lián)運轉(zhuǎn)系統(tǒng)獲得很大開展，其適用冷量范圍為2401500

16、kW。優(yōu)點：其一是可以用較少的機型來滿足不同輸氣量的需求，便于制造廠消費，降低本錢；其二是運用時可以逐臺啟動主機，對電網(wǎng)沖擊小，啟動安裝的要求低；其三是運轉(zhuǎn)效率可以提高，當其中某一臺主機出現(xiàn)缺點時，可以單獨維修而系統(tǒng)仍可以維持運轉(zhuǎn)。.第6章 螺桿式制冷緊縮機思索題1. 簡述螺桿式制冷緊縮機的任務(wù)原理及任務(wù)過程。2. 何謂內(nèi)緊縮過程、內(nèi)容積比、內(nèi)壓力比？3. 簡要分析螺桿式制冷緊縮機為何會產(chǎn)生附加功損失。4. 螺桿式制冷緊縮機的型號是如何表示的？5. 螺桿式制冷緊縮機的優(yōu)缺陷主要有哪些？6. 螺桿式制冷緊縮機由哪些主要零部件組成？各主要零部件的作用是什么？7. 何謂螺桿式制冷緊縮機轉(zhuǎn)子的齒形？對齒形有何根本要求？8. 螺桿式制冷緊縮機轉(zhuǎn)子典型齒形有哪些？各有何特點？9. 螺桿式制冷緊縮機轉(zhuǎn)子主要構(gòu)造參數(shù)有哪些？對螺桿式制冷緊縮機的性能各有何影響？10. 螺桿式制冷緊縮機能量調(diào)理的方法有哪些？11. 簡述滑