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四类压缩机性能比较分析

浏览次数:发布时间:2014-09-13 09:05:18文章来源:河南省冰城制冷设备销售有限公司

   在当今社会,冰箱和空调等已经成为了家庭和生产活动中不可或缺的一部分,这些设备可以使人们生活的更为舒适,同时在生产活动中也能使人们的工作效率大大提高,因此,人们往往选用性能良好的设备来满足自己的需求,这样以来,这些设备的灵魂部件——压缩机——自然成为了人们关注的对象。下面我们就来分析几种压缩机的性能并对它们的性能进行比较。
    二.压缩机性能的分析
    1.螺杆式压缩机的性能分析
    20世纪70年代以来,螺杆式压缩机的工作可靠性不断改进,因此在中等制冷量范围内的制冷空调工程中得到了比较普遍的应用、并且依靠较高的可靠性和效率,成功地挤入原来活塞式压缩机所主宰的较小制冷范围内(750KW以下)。螺杆式压缩机获得如此成功,让我们来分析它的性能。
    (1).螺杆压缩机的转速较高(通常在3000r/min以上),而且体积小、质量轻、占地面积小等优点,因而经济性好。
    (2).螺杆式压缩机没有往复质量惯性力,动力平衡性能好,故基础可以很小。
    (3).螺杆式压缩机、结构简单紧凑,易损件少,所以运行周期长,使用可靠,有利于实现操作自动化。
    (4).螺杆式压缩机具有强制输气的特点,既输气量几乎不受压力的影响。在较宽的工作范围内,仍可保持较高的效率。
    (5).因为没有吸气阀和排气阀,所以它不同于往复式压缩机,从它的结构点和次类压缩机所拥有的坚固程度来看,它的压缩结构是相当简单的。压缩机所有的支撑点是滚动型的,半密封的设计,淘汰了密封的设计,并且保证了气体泄露是自由运转。
    (6).螺杆式压缩机属于旋转型的压缩机,它没有离心式或往复式的压缩运动方式。而它的压缩排气的压力震动是非常低的,因为螺杆旋转时,回收压缩一周就发生6次,如压缩操作过程中放上一枚硬币也不会因震动跌落。
    螺杆式压缩机在中等制冷量范围内也具有良好的热力性能,并且有很好的调节性能,能适应苛刻的工况变化。同时,为了保证螺杆式制冷压缩机的正常运转,必须配置相应的辅助机构,如润滑系统,输气量调节的控制装置,安全保护装置和监控仪表等。
    螺杆式压缩机虽然具有单级压力比高的优点,但随着压力比的增加,泄露损失也急速增加,低温工况运转时效率显著降低。
    2.活塞式压缩机性能的分析
    活塞式压缩机迄今还是应用最广泛的一种机型,虽然它的市场份额已被其他形式的压缩机占去一部分,但是在小制冷量应用场合,活塞式压缩机还会继续扩展其占有的的市场。下面就对活塞是压缩机的性能进行分析。
    (1).由于余隙容积、吸气和排气压力损失,气体与汽缸壁之间的热量交换以及泄露等因素的影响。压缩机的实际输气量重视小于它的理论输气量。
(2).由于活塞、活塞环、与汽缸壁面的摩擦及驱动润滑油泵的功率等损失,使得压缩机的机械效率一般在0.75-0.9之间。
    (3).压缩机排气过热会使压缩机的输气系数降低和功耗增加,会导致活塞的过分膨胀而卡死在汽缸内,以及封闭式压缩机的内置压缩机被烧毁,影响压缩机的寿命。对于R717和R22的排气温度应低于150℃,对于R12应低于130℃。
    (4).由于压缩机的内部流动阻力、机械摩擦力和热交换的存在,压缩过程并不是等熵过程,而是多变过程。
    3.滚动转子式压缩机性能的分析
    滚动转子式压缩机如今广泛应用于家电冰箱和空调器中,其中大中型滚动转子式压缩机也运用于冷库。分析它的性能。
    (1).零部件少,结构简单。
    (2).易损零件少,运行可靠。
    (3).没有吸气阀片,余隙容积小,输气系数较高。
    (4).在相同制冷量情况下,压缩机体积小,重量轻,运转平衡。
    (5).加工精度要求较高。
    (6).密封线较长,密封性能较差,泄露损失较大。
    (7).滑片与汽缸壁面之间的泄露、摩擦和磨损较大,限制了它的工作寿命和效率的提高。
    4.涡旋式压缩机的性能
    涡旋式压缩机是20世纪80年代才发展起来的新型压缩机,它以效率高、体积小、质量轻、噪声低、结构简单且运转平衡等特点被广泛应用于空调和制冷机组中。下面就来介绍它的性能。
    (1).相邻两室的压差小,气体的泄露量小。
    (2).由于吸气、压缩、排气过程是同时连续进行的,压力上升较慢,因此转矩变化幅度小,震动小。
    (3).没有余隙容积,故不存在引起输气系数下降的膨胀过程。
    (4).没有吸、排气阀,效率高,可靠性强,噪声低。
    (5).由于采用气体支撑机构,故允许带液压缩,一旦压缩腔内压力过高,可使动盘和静盘端面脱离,压力立即得以释放。
    (6).机壳内腔为排气室,减少了吸气预热,提高了压缩机的输气系数。
    (7).涡线体型线加工精度非常高,必须采用专用的精密加工设备,而且密封要求高,密封结构复杂。
    二.当我们了解了这些压缩机的性能后可以从以下四个方面来对以上四种压缩机的性能进行比较。
    1.效率性
    涡旋式压缩机没有吸、排气阀,旋转涡旋盘上所有接触线转动半径小,摩擦速度低,损失小,效率高。
滚动转子式压缩机滑片与汽缸壁面之间的泄露、摩擦和磨损较大,限制了它的工作寿命和效率的提高。
    活塞式压缩机由于活塞、活塞环、与汽缸壁面的摩擦及驱动润滑油泵的功率等损失,使得压缩机的机械效率一般在0.75-0.9之间。
    螺杆式压缩机具有强制输气的特点,即输气量几乎不受压力的影响。在较宽的工作范围内,仍可保持较高的效率。螺杆式压缩机虽然具有单级压力比高的优点,但随着压力比的增加,泄露损失也急速增加,因此低温工况运转时效率显著降低。
    2.平衡性、振动
    螺杆式压缩机没有往复质量惯性力,动力平衡性能好。螺杆式压缩机属于旋转型的压缩机,它没有离心式或往复式的压缩运动方式。而它的压缩排气的压力震动是非常低的,因为螺杆旋转时,回收压缩一周就发生6次,如压缩操作过程中放上一枚硬币也不会因震动跌落。
    活塞式压缩机在运行时震动大。
    涡旋式压缩机由于吸气、压缩、排气过程是同时连续进行的,压力上升较慢,因此转矩变化幅度小,震动小。在任何频率下,涡旋式压缩机的震动和噪声都比活塞式压缩机和滚动转子式压缩机的低,这是因为涡旋式压缩机的压缩过程长,转矩变化非常平缓,且通过惯性力的二次平衡其动力平衡很好,所以震动和噪声水平较低。
    3.输气系数
    涡旋压缩机吸气、压缩、排气连续单向进行,直接吸气,吸入气体有害过热小,且没有余隙容积中气体的膨胀过程,因而输气系数高。
    滚动转子式压缩机没有吸气阀片,余隙容积小,输气系数高,而且吸气过程阻力很小(因吸气速度小,又无吸气阀),因而输气系数比同容量的活塞式压缩机高20%左右。
    活塞式压缩机由于余隙容积、吸气和排气压力损失,气体与汽缸壁之间的热量交换以及泄露等因素的影响。压缩机的实际输气量总是小于它的理论输气量。
    螺杆式制冷压缩机,工况不同时,输气系数不同,大致为0.7~0.92,小输气量高压比时取下限,大输气量低压比时取上限。由于螺杆压缩机无进、排气阀和余隙容积,新齿形的应用和喷油使密封和冷却效果大大改善,故其输气系数比活塞式及其它类型的回转式压缩机都高,而且变化平坦。
    4.输气量调节
    输气量调节滑阀是螺杆式制冷压缩机中用来调节输气量的一种结构元件,虽然螺杆式制冷压缩机的输气量调节方法有多种,但采用滑阀的调节方法获得了普遍的应用。采用将基元容积中的部分工质回流到吸气腔的方法,来减少基元容积值(推迟压缩过程的起始位置),从而实现输气量的无级调节。
    涡旋式压缩机与滚动转子压缩机均可采用变转速调节方法改变其输气量,且两种压缩机均适用于转速在宽广范围内的变化的场合。
    活塞式压缩机最简单的输气量调节方法是压缩机间歇运行,当系统达到设定的最低温度时,压缩机停机:当系统温度高于设定的最高温度时,压缩机启动。
这种能量调节方法只适用于功率10KW左右的小型制冷机中,对于容量较大的压缩机,机器的频繁开停不仅能量损失大,而且影响机器的寿命和供电回路中电压的稳定,影响其他设备的正常工作。
    上述表明,涡旋式压缩机比活塞式压缩机和滚动转子式压缩机适用于更宽的速度范围,在空调或热泵中采用涡旋式压缩机进行变频调节输气量是有前途的。另外,为了降低生产成本,增加经济效益,方便设备管理,在中等制冷量范围内的制冷空调工程中,用高效率高可靠性的螺杆压缩机淘汰现有的活塞式压缩机,是日益发展强大的必然趋势。
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