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1、制冷原理与设备制冷原理与设备螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机主编李晓东电子制造电子制造荣红林荣红林第6章 螺杆式制冷紧缩机6.1螺杆式制冷紧缩机的任务过程螺杆式制冷紧缩机的任务过程6.1.1根本构造根本构造螺杆式制冷紧缩机主要由转子、机壳包括中部的气缸体和两端的吸、螺杆式制冷紧缩机主要由转子、机壳包括中部的气缸体和两端的吸、排气端座等、轴承、轴封、平衡活塞及输气量调理安装组成。图是典型开排气端座等、轴承、轴封、平衡活塞及输气量调理安装组成。图是典型开启螺杆式紧缩机的一对转子、气缸和两端端座的外形图。启螺杆式紧缩机的一对转子、气缸和两端端座的外形图。第6章 螺杆式制冷紧缩机第6章 螺杆式制冷紧缩
2、机l6.1.2任务原理l螺杆式紧缩机的任务是依托啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子，并借助于包围这一对转子周围的机壳内壁的空间完成的。吸入 紧缩 排出任务原理第6章螺杆式制冷紧缩机第6章 螺杆式制冷紧缩机6依托啮合运动着的一对阴阳转子，借助它们的齿、齿槽与机壳内壁所构成的呈“V字形的一对齿间容积呈周期性大小变化，来完成制冷剂气体吸入紧缩排出的任务过程。螺杆式紧缩机的任务原理螺杆式紧缩机的任务原理6.1.3任务过程螺杆式紧缩机的任务过程表示图。其中，a、b为一对转子的俯视图，c、d、e、f为一对转子由下而上的俯视图。第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第6章 螺杆式制冷紧缩机l6.1.4内
3、容积比及附加功损失l1.内容积比假设略去气阀的阻力损失，可近似地以为活塞式制冷紧缩机紧缩终了时的压力等于排气腔内气体压力第6章 螺杆式制冷紧缩机l2.附加功损失l1p2pdl2p2pdl3p2pd二、特点二、特点就就紧缩气体的原理而言，螺杆式制冷气体的原理而言，螺杆式制冷紧缩机与往复活塞式制冷机与往复活塞式制冷紧缩机一机一样，同属于容，同属于容积式式紧缩机械，就其运机械，就其运动方式而言，螺杆式制冷方式而言，螺杆式制冷紧缩机的机的转子子与离心式制冷与离心式制冷紧缩机的机的转子一子一样，作高速旋，作高速旋转运运动。所以螺杆式制冷。所以螺杆式制冷紧缩机机兼有二者的特点。兼有二者的特点。1.优点1转
4、速较高、又有质量轻、体积小，占地面积小等一系列优点。2动力平衡性能好，故根底可以很小。3构造简单紧凑，易损件少，维修简单，运用可靠，有利于实现操作自动化。4对液击不敏感，单级压力比高。5输气量几乎不受排气压力的影响。在较宽的工况范围内，仍可坚持较高的效率。1噪声大。2需求有公用设备和刀具来加工转子。3辅助设备庞大。2.缺陷第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机一、主要零部件的构造一、主要零部件的构造螺杆式制冷螺杆式制冷紧缩机的主要机的主要零部件包括机壳、零部件包括机壳、转子、子、轴承、平衡活塞、承、平衡活塞、轴封及封及输气量气量调理安装等。理安装等。6.3.1机壳机壳螺杆式制冷螺杆式制冷紧
5、缩机的机壳机的机壳普通普通为剖分式。它由机体剖分式。它由机体气缸体、吸气端座、气缸体、吸气端座、排气端座及两端端盖排气端座及两端端盖组成，成，如下如下图。6.3螺杆式制冷紧螺杆式制冷紧缩机的主要零部件缩机的主要零部件第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机6.3.2转子转子转子是螺杆式转子是螺杆式制冷紧缩机的制冷紧缩机的主要部件。如主要部件。如下图，常采用下图，常采用整体式构造，整体式构造，将螺杆与轴做将螺杆与轴做成一体。成一体。第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机1.转子的齿形型面：自动转子和从动转子的齿面均为型面，是空间曲面。1齿形的根本要求形的根本要求1)较好的气密性好的气密性。
6、2)接触接触线长度尽量短度尽量短3)较大的面大的面积利用系数利用系数。第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机走漏途径如下图接触线方向的走漏如下图第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机2典型齿形瑞典Atlascopco公司德国Kaeser紧缩机公司第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机日本神户的齿形瑞典斯达尔Stals齿形SRM双边不对称齿形CF齿形德国GHH公司2.转子主要构造参数转子主要构造参数1转子的齿数和改动角转子的齿数和改动角转子的齿数和紧缩机的输气量、效率及转子的刚度有很大关系。通转
7、子的齿数和紧缩机的输气量、效率及转子的刚度有很大关系。通常转子齿数越少，在一样的转子长度和端面面积时，紧缩机有较大常转子齿数越少，在一样的转子长度和端面面积时，紧缩机有较大的输气量。的输气量。转子的改动角是指转子上的一个齿在转子两端端平面上投影的夹角，转子的改动角是指转子上的一个齿在转子两端端平面上投影的夹角，如下图，它表示转子上一个齿的扭曲程度。如下图，它表示转子上一个齿的扭曲程度。第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机2圆周速度和周速度和转速速喷油螺杆式紧缩机最正确圆周速度选择在2535m/s左右3公称直径、公称直径、长径比径比确定螺杆直径系列化的原那么是：在最正确圆周速度的范围内，以
8、尽能够少的螺杆直径规格来满足尽能够广泛的输气量范围。普通普通 值在在1 1.5之之间，我国，我国产品有两种品有两种长径比，即径比，即 =1.0和和 =1.5 第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机阳转子名义直径/mm100 125 100 120 160 200 250 315 400 500 阳转子转速/r/min440029601450转子长径比1、1.5制冷剂R12、R22、R717表表我国螺杆紧缩机构造参数我国螺杆紧缩机构造参数按我国机械工业部规范JBT69061993中，引荐的螺杆紧缩机构造参数系列见表第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制
9、冷紧缩机l6.3.3轴承与平衡活塞l螺杆式制冷紧缩机属高速重载。为了保证阴、阳转子的准确定位及平衡轴向力和径向力，必需选用高精度、高速、重载的轴承和相应的平衡机构，确保转子可靠运转。l普通说，低负荷、小型机器中，多采用滚动轴承；高负荷、大中型机器中，多采用滑动轴承。第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机为了平衡部分或全部轴向力，通常用一个平衡活塞来到达这一目的。图为一个油压平衡活塞的构造。螺杆式制冷紧缩机属高速重载。螺杆式制冷紧缩机属高速重载。为了保证阴、阳转子的准确定位为了保证阴、阳转子的准确定位及平衡轴向力和径向力，必需选及平衡轴向力和径向力，必需选用高精度、高速、重载的轴承和用高精
10、度、高速、重载的轴承和相应的平衡机构，确保转子可靠相应的平衡机构，确保转子可靠运转。运转。第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机l6.3.4能量及内容积比调理机构能量及内容积比调理机构l螺杆式制冷紧缩机输气量调理的方法主要螺杆式制冷紧缩机输气量调理的方法主要有吸入节流调理、转停调理、变频调理、有吸入节流调理、转停调理、变频调理、滑阀调理、柱塞阀调理等。目前运用较多滑阀调理、柱塞阀调理等。目前运用较多的为滑阀调理和塞柱阀调理。的为滑阀调理和塞柱阀调理。l1.滑阀调理滑阀调理l1)任务原理任务原理即经过改动转子的有效任务即经过改动转子的有效任务长度，来到达输气量调理的目的。长度，来到达输气量
11、调理的目的。1.滑阀调理输气量调理滑阀是螺杆式制冷紧缩机中用来调理输气量的一种构造元件，虽然螺杆式制冷紧缩机的输气量调理方法有多种，但采用滑阀的调理方法获得了普遍的运用。如下图喷油构造螺杆式制冷紧缩机大多采用喷油构造。如图b所示6.3.4能量及内容积比调理机构能量及内容积比调理机构第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机滑阀调理的原理图调理机构的组成输气量调理机构由三部分组成：第一部分包括滑阀、滑阀顶杆、油活塞、液压缸、紧缩弹簧及端座；第二部分为输气量调理指示器；第三部分为油路及输气量调理控制阀。3)调理过程滑阀轴向挪动的动作是根据吸气压力和温度，经
12、过液压传动机构来完成的，图3-20表示电磁换向阀组控制输气量调理滑阀的任务情况。2.塞柱阀调理塞柱阀的启闭是经过电磁阀控制液压泵中油的进出来实现的。塞柱阀调理输气量只能实现有级调理。这种调理方法在小型、紧凑型螺杆紧缩机中经常可以看到。第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机3、内容积比调理、内容积比调理内容积比调理机构的目的：内容积比调理机构的目的：就是经过改动径向排气孔口就是经过改动径向排气孔口的位置来改动内容积比，以的位置来改动内容积比，以顺应不同的运转工况。顺应不同的运转工况。普通消费厂根据紧缩机运用普通消费厂根据紧缩机运用中的常用工况要求，提供不中的常用工况要求，提供不同内容积比的紧
13、缩机供选择，同内容积比的紧缩机供选择，以顺应不同的内容积比的要以顺应不同的内容积比的要求。我国内容积比引荐值有求。我国内容积比引荐值有2.6、3.6、5三种，以顺应三种，以顺应高温、中温及低温等不同蒸高温、中温及低温等不同蒸发温度的要求。发温度的要求。另外，对于工况变化范围大另外，对于工况变化范围大的机组，有必要实现内容积的机组，有必要实现内容积比随工况变化进展无级自动比随工况变化进展无级自动调理。调理。第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机6.3.5光滑系统光滑
14、系统第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机6.4螺杆式制冷紧缩机的总体构造螺杆式制冷紧缩机的总体构造第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机阴转子阳转子自动转子 左旋螺纹从动转子右旋螺纹第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机37开启式开启式紧缩机的机的优点点1紧缩机与机与电动机相分机相分别，使，使紧缩机的适用范机的适用范围更广。更广。2同一台同一台紧缩机，可以机，可以顺应不同制冷不同制冷剂，除了采用，除了采用
15、卤代代烃制冷制冷剂外，外，经过更改部分零件的材更改部分零件的材质，还可采用氨作制冷可采用氨作制冷剂。3可根据不同的制冷可根据不同的制冷剂和运用工况条件，配用不同容量的和运用工况条件，配用不同容量的电动机。机。开展开展趋势和研和研讨成果成果1普遍采用内容普遍采用内容积比比调理机构；理机构；2采用采用单机双机双级紧缩；3开启螺杆式开启螺杆式紧缩机的小型化。机的小型化。6.4.2半封锁螺杆式制冷紧缩机半封锁螺杆式制冷紧缩机第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机采用缘由：采用缘由：当风冷及热泵机组运用工况较恶劣，在高的冷凝压力和低的蒸发压当风冷及热泵机组运用工况较恶劣，在高的冷凝压力和低的蒸发压力
16、时，排气和光滑油温度或内置电动机温度会过高，呵斥维护安装动作，力时，排气和光滑油温度或内置电动机温度会过高，呵斥维护安装动作，紧缩机停机，为了保证紧缩机能在任务界限范围内运转，可采用放射液紧缩机停机，为了保证紧缩机能在任务界限范围内运转，可采用放射液体制冷剂进展冷却降温。体制冷剂进展冷却降温。放射液体制冷剂以降低排气温度放射液体制冷剂以降低排气温度第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机6.4.3全封锁螺杆式紧缩机全封锁螺杆式紧缩机第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机6.4.4单螺杆制冷紧缩机单螺杆制冷紧缩机第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机具有内紧缩过程，具有内紧缩过程，而且
17、一个基元容而且一个基元容积在旋转一周内，积在旋转一周内，完成了两次吸气、完成了两次吸气、紧缩和排气循环紧缩和排气循环过程过程第第6章章螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机4.轴封制冷系统的密封至关重要，因此在开启螺杆式制冷紧缩机的转子外伸轴处，通常采用密封性能较好的接触式机械密封，它主要有弹簧式和波纹管式两种。第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机l6.6螺杆式制冷紧缩机组l6.6.1螺杆式制冷紧缩机组的构成l消费厂多将紧缩机、驱动电动机及上述辅助机构组装成机组的方式，称为螺杆式制冷紧缩机组。l紧缩机组由紧缩机、电动机、联轴器、油分别器、油冷却器、
18、液压泵、油过滤器、吸气过滤器、控制台等组成。第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机组的构成第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机a)一级节流制冷系统b)二级节流制冷系统1紧缩机2油分别器3冷凝器4贮液器5经济器6蒸发器7、8节流阀9油冷却器6.6.2带经济器的螺杆式制冷紧缩机组带经济器的螺杆式制冷紧缩机组第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机l6.6.2带经济器的螺杆式制冷紧缩机组l螺杆式制冷紧缩机虽具有单级压力比高的优点，但随着
19、压力比的增大，走漏损失急速地添加，因此，低温工况下运转时效率显著降低。l为了扩展其运用范围，改善低温工况的性能，提高效率，可利用螺杆式制冷紧缩机吸气、紧缩、排气单向进展的特点，在机壳或端盖的适当位置开设补气口，使转子基元容积在紧缩过程的某一转角范围，与补气口相通，使系统中增设的中间容器内的闪发性气体，经过补气口进入基元容积中。这样，单级螺杆式制冷紧缩机按双级制冷循环任务，到达节能的效果。此增设的中间容器称为经济器。第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机1紧缩机2油分别器3冷凝器4储液器5调理阀6节流阀7蒸发器带经济器的螺杆式制冷紧缩机系统第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机l6.
20、6.3喷液螺杆式制冷紧缩机组l螺杆式紧缩机喷液或喷油，是利用了它对湿行程不敏感，即不怕带液运转的优点而实施的。l由于油的降温密封作用，在螺杆式紧缩机运转中喷入大量的光滑油，提高了紧缩机的性能。然而，对于油的处置上，却添加了油分别器和油冷却器等设备，使得机组笨重庞大，与螺杆式紧缩机主机构造简单、体积小、质量轻极不相称，尤其是中小型封锁式紧缩机。l在紧缩机紧缩过程中用放射制冷剂液体替代喷油，借此省去油冷却器，减少油分别器，并且喷液冷却能使排气温度下降，防止封锁式紧缩机电动机因排气温度过高引起维护安装动作而停机。第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机l四、多台主机并联运转系统四、多台主机并联运
21、转系统l在同一系统中采用多台螺杆式紧缩机并联来替在同一系统中采用多台螺杆式紧缩机并联来替代单台机运转，在调理工况时，可以节省功率，代单台机运转，在调理工况时，可以节省功率，特别是在较大输气量的系统中尤为有利。特别是在较大输气量的系统中尤为有利。l近几年多台主机并联运转系统获得很大开展，近几年多台主机并联运转系统获得很大开展，其适用冷量范围为其适用冷量范围为2401500kW。l优点：优点：l其一是可以用较少的机型来满足不同输气量的其一是可以用较少的机型来满足不同输气量的需求，便于制造厂消费，降低本钱；需求，便于制造厂消费，降低本钱；l其二是运用时可以逐台启动主机，对电网冲击其二是运用时可以逐台
22、启动主机，对电网冲击小，启动安装的要求低；小，启动安装的要求低；l其三是运转效率可以提高，当其中某一台主机其三是运转效率可以提高，当其中某一台主机出现缺点时，可以单独维修而系统仍可以维持出现缺点时，可以单独维修而系统仍可以维持运转。运转。第第6章章 螺杆式制冷紧缩机螺杆式制冷紧缩机思索题1.简述螺杆式制冷紧缩机的任务原理及任务过程。2.何谓内紧缩过程、内容积比、内压力比？3.简要分析螺杆式制冷紧缩机为何会产生附加功损失。4.螺杆式制冷紧缩机的型号是如何表示的？5.螺杆式制冷紧缩机的优缺陷主要有哪些？6.螺杆式制冷紧缩机由哪些主要零部件组成？各主要零部件的作用是什么？7.何谓螺杆式制冷紧缩机转子
23、的齿形？对齿形有何根本要求？8.螺杆式制冷紧缩机转子典型齿形有哪些？各有何特点？9.螺杆式制冷紧缩机转子主要构造参数有哪些？对螺杆式制冷紧缩机的性能各有何影响？10.螺杆式制冷紧缩机能量调理的方法有哪些？11.简述滑阀调理和塞柱阀调理输气量的任务原理。12.螺杆式制冷紧缩机内容积比是如何调理的？13.螺杆式制冷紧缩机的光滑系统有哪几种方式？14.开启螺杆式制冷紧缩机有何优点？近十几年在设计制造方面有哪些较大的改良？15.半封锁螺杆式制冷紧缩机有何特点？16.简述单螺杆式制冷紧缩机的根本构造及任务原理。17.螺杆式制冷紧缩机输气量的大小与哪些要素有关？影响容积效率的主要要素有哪些？18.何谓螺杆式制冷紧缩机组？19.分别简述带经济器的螺杆紧缩机系统、喷液螺杆紧缩机系统及多台主机并联运转系统的任务原理及特点
