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1、第五章 涡旋式制冷压缩机,涡旋式压缩机属容积式，由固定蜗盘和旋转蜗盘构成压缩工作气腔,1,优质内容,2,优质内容,涡旋压缩机工作原理,3,优质内容,4,优质内容,5,优质内容,工作过程,涡旋压缩机的工作过程仅有进气、压缩、排气三个过程。而且是在主轴旋转一周内同时进行的，外侧空间与吸气口相通，始终处于吸气过程，内侧空间与排气口相通，始终处于排气过程，而上述两个空间之间的月牙形封闭空间内，则一直处于压缩过程。因而可以认为吸气和排气过程都是连续的,6,优质内容,7,优质内容,总体结构,8,优质内容,9,优质内容,图5-6所示的汽车空调用涡旋式压缩机为开启式压缩机，由汽车的主发动机通过皮带轮驱动压缩机
2、运转,10,优质内容,11,优质内容,12,优质内容,特点 涡旋式制冷压缩机有如下特点： 1、相邻两室的压差小，气体的泄漏量少。 2、转矩变化幅度小、振动小。 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、无吸、排气阀，效率高，可靠性高，噪声低。 5、由于采用气体支承机构，故允许带液压缩。 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。 8、密封要求高，密封机构复杂,13,优质内容,输汽量调节,一、变转速调节,图5-7示出了采用变频调节的三种压缩机(活塞式、滚动转子式、涡旋式)的等熵效率 tS及输汽系数
3、的比较,14,优质内容,图5-8是涡旋式压缩机变速调节时的振动与噪声特性与活塞式和滚动转子式的比较。从图中看出，在任何频率下涡旋式压缩机的振动和噪声都比活塞式及滚动转子式低,15,优质内容,涡旋式压缩机比活塞式和滚动转子式适用于更宽的速度范围，在空调器或热泵中采用涡旋式压缩机进行变频调节输气量是很有前途的,16,优质内容,多机并联运行调节,两台运行的涡旋式压缩机共用一个机壳并联调节的形式，其结构如图5- 9 所示,17,优质内容,与相同制冷量的一台涡旋式相比，在较宽的制冷量范围内有较高的COP值,18,优质内容,变容量旁通调节,在汽车空调中通常采用变容量涡旋式压缩机进行输气量调节，其原理是通过
4、吸气回流旁通输气量。图5- 11 示出一种变容量涡旋式压缩机结构,19,优质内容,从图5- 12 给出的上述变容量涡旋式压缩机的调节特性曲线中看出，在一定的转速范围内，其制冷量可根据空调工况的要求保持不变,20,优质内容,变频技术存在一些不足之处 1 容量输出.变频压缩机的工作频率在3-117Hz,当室内负荷突然从小变大时,压缩机频率增加需要经过中间过渡段,这就意味着,如室内负荷有所变化,压缩机则要对新的负荷有一响应的时间,不能立即对应. 2 旁通控制.压缩机安装有旁通装置.空调在低负荷情况下运行,由于压缩机里的制冷剂热气旁通,能量会有损失,系统的COP降低.此外还造成较高的蒸发温度和蒸发压力
5、,除湿能力下降. 3 室温控制.系统容量发生变化时(如在同一个制冷系统多开几个室内机),变频器控制就需要逐渐地提高频率,在此过渡期间室内温度控制不稳定. 4 环保.变频控制器会产生高次谐波,可造成变压器/电容器过热,精密仪器的精度降低以及干扰电视信号,移动信号和地铁站信号的传送,21,优质内容,数 码 涡 旋 技 术,宽度脉冲调节式数码涡旋压缩机技术(PWM,22,优质内容,数码涡旋压缩机工作原理 压缩机容量是通过涡旋盘的周期性啮合与脱开来改变的.当外部电磁阀关闭时,数码涡旋象标准型压缩机一样工作,容量达到100%.当外部电磁阀打开时,两个涡旋盘稍微脱离,此时压缩机无制冷剂被压缩,从而无容量输
6、出.所以,在一个10s的循环中,如果涡旋盘加载2s,卸载8s,其平均容量就是20%,加载时间占循环周期的比例可以在10%100%输出容量的范围内任意改变,23,优质内容,电磁阀处于常闭状态时,活塞上下两侧的压力为排气压力,一弹簧力确保两个涡旋盘共同加载.电磁阀通电时,调节室内的排气被释放到低压吸气管.这时,活塞的下部压力大于活塞上部压力,导致活塞上移,同时定涡旋盘也随之上移.该动作使两个涡旋盘分开,涡旋盘没有对制冷剂进行压缩.电磁阀断电再次使压缩机满载,恢复压缩操作,图1给出了数码涡旋压缩机机械硬件.定涡旋盘顶部安装有活塞,活塞上移定涡旋盘也随之上移,活塞顶部的调节室通过排气孔与排气压力相连通
7、,调节室与吸气压力通过一外接电磁阀连接起来,24,优质内容,数码涡旋操作分为两个阶段:电磁阀关闭的“负载状态”和电磁阀打开的“卸载状态”.负载状态时数码涡旋压缩机象常规涡旋压缩机一样工作,传递全部容量和制冷剂蒸汽流量;卸载状态中,无容量和制冷剂蒸汽流量通过压缩机,25,优质内容,结合图3介绍一下“周期时间”的概念.一个周期时间包括“负载状态时间”和“卸载状态时间”.容量调节这两个时间阶段的组合决定压缩机的容量调节,例如:在15s周期时间内,若负载状态时间为7.5s,卸载状态时间为7.5s,压缩机调节量为(7.5s100%+7.5s0%)/15=50%.若在相同的周期时间内负载状态时间为12s而
8、卸载状态时间为3s,则压缩机调节量为80%.也就是容量为负载状态时间除以周期时间.通过改变负载状态时间和卸载状态时间,可用压缩机产生任何容量(10%100,26,优质内容,变容机构,16 秒,全能力,零能力,零能力,全能力,10 秒,10 秒,例子: 20%输出,例子: 50%输出,负载 (1)卸载 (0) 全能力零能力,4秒,涡旋间分离1亳米,27,优质内容,可用不同的周期时间获得相同的容量。例如：用.秒负载时间和.秒卸载时间组合得到 容量。同样，也可用秒负载时间和秒卸载时间组合得到 容量（图）。谷轮公司已根据经验为各容量调节确定了理想的周期时间。“周期时间”和“容量调节比例”成反比，容量调
9、节比例越低，周期时间应越长（图）。在各理想的周期时间内系统能量效率最大,28,优质内容,29,优质内容,数码涡旋系统和变频系统节能的比较 本试验是在上海海事大学冷藏集装箱实验室内模拟的,冷藏集装箱采用变频和数码两种压缩机,设定相同的工况条件,比较两者的情况,30,优质内容,制冷性能/效率的比较,31,优质内容,32,优质内容,运行费用的比较,33,优质内容,数码涡旋压缩机运行时,涡盘的负载卸载,均为一个简单的机械运动,不产生高次谐波,亦不会产生电磁干扰“这对船舶的安全运营很重要,因为船舶的导航和定位系统采用的是电磁波传送号,34,优质内容,艾默生环境优化技术有限公司 超低温数码涡旋（喷汽增焓）
10、技术,35,优质内容,集中供热区域15省 人口 5.23亿 家庭 1.44亿,热泵使用区域11省 人口 5.17亿 家庭 1.43亿,中国很多区域采用制冷/制热两套系统,应用背景,36,优质内容,现有热泵产品的不足,普通热泵产品在低温环境下能力衰减大、能效低 普通热泵产品除霜程序不合理削弱了机组的制热能力,室内末端形式单一，室内温度难以控制 热管网投资高、热损大、调节困难 燃煤锅炉污染较严重 受供热周期的限制 运行费用偏高，收费管理困难,现有集中供热方式的不足,37,优质内容,传统热泵冷媒循环原理,38,优质内容,原理:从冷凝器出来的制冷剂分为两个部分，一部分是原有制冷剂m，另一部分是用于喷汽
11、增焓的i。制冷剂m直接进入逆流式热交换器，而制冷剂i必须通过节流装置降压后进入同一逆流式热交换器。两部分制冷剂在逆流式热交换器中热交换之后，制冷剂m变为过冷制冷剂，进入节流装置，再进入蒸发器蒸发后被压缩机吸气口吸入。制冷剂i经过热交换器后，温度身高，焓值增加，通过气态制冷剂喷射装置与制冷剂m在混合，在一起压缩后，进入冷凝器，进行下一个工作循环,39,优质内容,采用爱默生专利技术喷气增焓压缩机,40,优质内容,喷汽增焓3D图,41,优质内容,原理和带中间冷却的二级制冷压缩循环非常相似。由于类似二级压缩，一方面采用了一级节流中间冷却的方式，利用逆流式换热设备使冷凝器出口液体充分过冷，以增加从室外空气中的取热量，另一方面，在压缩机理论排气量一定的条件下，使冷凝器中制冷剂质量流量增加，降低压缩机的排气温度，提高系统的制热效率,42,优质内容,喷气增焓热泵冷媒循环原理,一次节流 膨胀阀,Mi,MO,MO+Mi,二次节流 膨胀阀,室内换热器,室外换热器,压缩机,蒸气喷射,闪蒸器,43,优质内容,核心部件闪蒸器,离心式气液分离 冷媒一次节流后成为气液 两相流 气液混合的冷媒在闪蒸器内进行分离 气体直接进入压缩机蒸气喷射口，液体进行二次节流，进入外机换热器进行蒸发,44,优质内容,喷气增焓技术制热效果提升分析,45,优质内容,喷气增焓技术与传统热泵技术比较,喷射点,闪蒸点,46,优质内容
