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1、2024/7/201第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机2024/7/202第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机 制冷能力大，大型离心式制冷压缩机的效率接近现代大型立式活塞式制冷压缩机；(适用于大型中央空调大型中央空调系统及石化工业石化工业使用)结构紧凑，质量轻，比同等制冷能力的活塞式制冷压缩机轻8090，占地面积越减少一半占地面积越减少一半；没有磨损部件，工作可靠，维护费用低；运行平稳，噪声低。并且运行时制冷剂不与润滑油混合不与润滑油混合。 (因而在蒸发器及冷凝器的换热表面不形成油膜，换热性能好换热性能好) 离心式制冷压缩机的优点： 2024/7/203 离心式制冷压缩机
2、的优点： 能够合理的利用能源。 大型制冷压缩机的耗电量巨大。为减少发电设备、电动机及能量转换过程中的各种损失各种损失，对大型离心式制冷压缩机可用蒸气蒸气轮机或燃气轮机轮机或燃气轮机直接驱动，还可再配以吸收式制冷机吸收式制冷机，实现能量的梯级利用或冷、热、电联产冷、热、电联产。 离心式制冷压缩机的局限：对于材料强度、加工精度及制造质量均要求较高；更适合大型或特殊用途大型或特殊用途的场合，小型机效率较低小型机效率较低。第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机2024/7/204第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机 一、离心式压缩机的构造 1、离心式制冷压缩机的分类单级离心式压缩机；
3、(主轴上设一个叶轮)多级离心式压缩机。(主轴上设多个叶轮)2024/7/205 2、单级离心式压缩机的构造 (多级见flash3-17) 第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机正视图正视图 侧视图侧视图 涡室涡室扩压器扩压器2024/7/206第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机 二、离心式压缩机的工作原理 (1) 叶轮的压气作用 离心式压缩机依靠叶轮旋转产生的离心力作用离心力作用，将吸入的低压气体压缩成高压状态。气体通过叶轮时的速度和压力变化压力变化压力变化速度变化速度变化2024/7/207第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机 气流在叶轮中的复合运动(速度为速度
4、为c)，由两个分运动合成：气体沿叶片所形成的流道流过叶轮，其速度称为相对速度相对速度v。气体随叶轮一起旋转，其速度称之为圆周速度圆周速度u。叶轮中进出口速度三角形叶轮出口处叶轮出口处叶轮入口处叶轮入口处根据速度三角形分别计算进出口气体的速度，再计算它们在切线方切线方向的分量向的分量：2024/7/208第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机 假设通过叶轮的制冷剂流量为Mr kg/s，则进出口气流对叶轮的动量矩动量矩分别为： 根据动量矩原理动量矩原理，外力矩外力矩M应等于单位时间内叶轮进出口动量矩之差，即： 则每秒叶轮传给气态制冷剂的功为功为M，每千克气体所获得的功量为： c,th称之为
5、叶轮的理理论能量能量头。2024/7/209第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机 一般离心式制冷压缩机气流均沿轴向进入叶轮沿轴向进入叶轮，即在叶轮进口处气体流速在圆周切线方向的投影为0，因此： u2叶轮出口处气流切线分速度系数气流切线分速度系数。 可见，离心式压缩机产生的理论能量头理论能量头只与叶轮外缘圆周速度外缘圆周速度及流动情况流动情况有关，而与制冷剂性质制冷剂性质无关。 (2) 离心式制冷压缩机气体被压缩所需要的能量头 在理想条件下，需要的能量头等于压缩机的理论功耗理论功耗，即： wc,thh2h12024/7/2010第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机 在实际的压
6、缩过程中，由于摩擦摩擦及气体的吸热吸热，气体压缩所需要的能量头大于压缩机的理论耗功量，即： 式中：离心式制冷压缩机的绝热效率绝热效率，一般为0.70.8。 可见，气体被压缩时实际所需要的能量头与运行工况运行工况及制冷制冷剂的性质剂的性质有关。即使在同一工况下，不同制冷剂所需的能量头也不同。 一般说来，气体分子量越大分子量越大，所需能量头反而小能量头反而小。(见课本P72)2024/7/2011第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机(3)叶轮外缘圆周速度和最小制冷量 由于各种能量损失，气态制冷剂所获得的能量头恒小于理论能量头，即： 式中 h水力效率；压力系数。 可见， 叶轮外缘圆周速度越
7、大圆周速度越大，气体获得的能量头越大能量头越大。但受叶轮材料强度的限制，u2不宜大于275m/s。受流动阻力的制约，马赫数马赫数Mu2也不宜太大，一般取1.31.5。2024/7/2012第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机 离心式制冷压缩机对制冷剂制冷剂的要求 为减少叶轮级数，简化离心式压缩机构造，要求气体的能量头较小。因此，离心式压缩机较多采用分子量大分子量大的制冷剂，如R125、R134a等。离心式压缩机对转速转速的要求 为获得足够的叶轮外缘圆周速度，要求叶轮转速较高；并且直径越小，转速要求越高，一般在500015000r/min。离心式制冷压缩机对最小制冷量最小制冷量的要求
8、受加工工艺的限制，叶轮直径一般不宜小于200250mm)。此外，离心式压缩机转速很高。因此，其排气量很大，即使采用单位容积制冷能力小的制冷剂，单级容量也不宜小于500kW。 (适用于大型制冷装置，如中央空调中央空调、大型冷库大型冷库、石化工业石化工业等) 2024/7/2013第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机三、离心式压缩机的特性 (1) 离心式压缩机的特性曲线 离心式压缩机的特性离心式压缩机的特性喘振点喘振点效率最高点效率最高点(设计点设计点)设计转速特性曲线 在设计点转速下设计点转速下离心式压缩机的特性曲线。 依次递增依次递增2024/7/2014第四节第四节 离心式制冷压缩
9、机离心式制冷压缩机(2) 离心式压缩机的设计转速特性 离心式压缩机的设计转速特性 设计点设计点喘振点喘振点最大流量点最大流量点设计点D： 在该工况点压缩机效率最高效率最高，偏离此点越远，效率下降越多。喘振点S： 在该工况点气体获得的能量头最大能量头最大。 喘振喘振： 由于冷凝压力升高导致离心式压缩机排气口气体来回倒流撞击来回倒流撞击现象现象称之为喘振。工作范围工作范围2024/7/2015第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机 离心式压缩机发生喘振的危害危害造成周期性的噪声增大和振动；高温气体倒流充入压缩机将引起压缩机壳体和轴承温度升高壳体和轴承温度升高。如不及时采取措施，将损坏压缩机
10、。 离心式压缩机发生喘振的原因原因主要是冷凝压力过高冷凝压力过高或吸气压力过低吸气压力过低；压缩机制冷能力调节过低制冷能力调节过低(输气量过低，低于喘振点以下)。 防止离心式压缩机发生喘振的措施措施维持压缩机运行过程中冷凝压力运行过程中冷凝压力和蒸发压力的稳定蒸发压力的稳定；旁通调节法：当制冷剂流量需调节到喘振点以下时，从压缩机出口引出一部分制冷剂不经冷凝直接返回压缩机吸气管不经冷凝直接返回压缩机吸气管。 2024/7/2016离心式压缩机的设计转速特性 第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机(3) 影响离心式压缩机制冷量的因素工作范围工作范围一方面，冷凝压力越高冷凝压力越高、蒸发压蒸
11、发压力越低力越低，气态制冷剂被压缩所需的能量头越大。? ?另一方面，在离心式压缩机工作范围，气体获得的能量头越大能量头越大，制冷剂排气量越小排气量越小。 可见，离心式压缩机的排气量排气量随冷凝压力的升高冷凝压力的升高和蒸发压力的降低蒸发压力的降低而减小减小。因而制冷量制冷量也相应减少。2024/7/2017蒸发温度对离心式压缩机制冷量的影响 第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机蒸发温度对制冷量的影响 可见：离心式压缩机制冷量制冷量的随蒸蒸发温度的下降发温度的下降而下降下降；离心式压缩机受蒸发温度的影响程度比活塞式压缩机大。转速和冷凝温度一定转速和冷凝温度一定2024/7/2018第四
12、节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机冷凝温度对离心式压缩机制冷量的影响 冷凝温度对制冷量的影响 转速和蒸发温度一定转速和蒸发温度一定 可见： 当冷凝温度低于设计温度时，冷凝温度对离心式压缩机制冷量影响 较小；当冷凝温度高于设计温度冷凝温度高于设计温度时，离心式压缩机制冷量随冷凝温随冷凝温度的升高急剧下降度的升高急剧下降。设计冷凝温度设计冷凝温度2024/7/2019第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机转速对离心式压缩机制冷量的影响 转速对制冷量的影响 蒸发和冷凝温度一定蒸发和冷凝温度一定 可见： 蒸发和冷凝温度一定时，活塞式制冷压缩机制冷量与转速成正比；蒸发和冷凝温度一定时，离
13、心式压缩机制冷量与叶轮外缘圆周速度叶轮外缘圆周速度平方成正比。 (因此，离心式压缩机要求有很高很高的转速的转速)2024/7/2020第四节第四节 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机(4)离心式压缩机能量的调节采用叶轮入口可旋转导流叶片叶轮入口可旋转导流叶片； 控制简单， 投资小，应用较广，但在负荷低于50时，该种调节方法对压缩机的效率影响较大对压缩机的效率影响较大。采用叶轮入口导流叶片叶轮入口导流叶片与叶轮出口扩压器宽度调节扩压器宽度调节相结合的双重调节法； 制冷量可在10100范围内连续可调。采用入口导流叶片入口导流叶片与电机变频调速变频调速相结合的方法。 可使压缩机在部分负荷工况下也有较高的效率。2024/7/20211、简述螺杆式压缩机的优点，并简要分析 螺杆式制冷压缩机对湿压缩不敏感的原因。2、 简要分析离心式压缩机发生喘振的原因、危害及防止发生喘振的措施。 作业作业5
