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2025-05-12 00:41本頁面
【正文】 旋渦式制冷機組。 蒸汽壓縮式制冷機 浙 江 海 洋 學 院 畢 業(yè) 設 計 9 圖 制冷機在各種不同滿負荷百分數(shù)時的效率 表 表示了四種電啟動的蒸汽壓縮式制冷機組的名義制冷量范圍。每種制冷機以所使用的壓縮機類型來命名。各種系統(tǒng)的制冷能力范圍從最小的旋渦式（ 30kw，8tons）到最大的離心式（ 18000kw， 5000tons）。制冷機可使用 HCFCs（ R22， R123） 或 HFCs（ R－ 134a）制冷劑。制冷機的效率通常用輸入功（用 kw 表示）與制冷量（用tons 表示）的比值表示。 1tons 的制冷量等 于 或 1200btu／ h。用這種方法衡量效率，其數(shù)值越小越好。從表 可以看出，離心式制冷機的效率最高。而往復式是這四種類型中效率最低的。表中所提供的效率是根據(jù) ASHRAE Standard30（ ASHRAE， 1995）在穩(wěn)定狀態(tài)下測得滿負荷時的效率，這些效率中不包括輔助設備的能耗，比如泵，冷卻塔的風機，而這些設備可以增加 ～ （ Smit et al..， 1996）。 制冷機組在大部分時候是在部分負荷下運行的。只有在建筑物的最高熱負荷時，制冷機才在額定制冷量附近運行。 知道制冷機在部分負荷下效率是怎樣變化的，這是很重要的。圖 給出了往復式、螺桿式、旋渦式、帶葉片控制的離心式制冷機組、壓縮機頻繁啟動的制冷機組在滿負荷時的百分比下相應的效率（用 kw/ton 表示）。往浙 江 海 洋 學 院 畢 業(yè) 設 計 10 復式制冷機在占滿負荷較小的百分比運行時，效率增加。相反地，帶葉片控制的離心式的效率在負荷為額定負荷的 60％以后是基本不變的 ,它的 kw/ton 值隨百分數(shù)的減小而增加到滿負荷時的兩倍 . 1998 年，空調(diào)制冷學會提出了一項新的標準，用來劃歸在部分負荷下制冷機組的運行情況。部分負荷時的效率用綜合部分負荷值（ IPLV）這個簡單的數(shù)值來表示。 IPLV在數(shù)值上和圖 相似。用 25%， 50%， 75%， 100%負荷時的效率來計算這個簡單的綜合效率。在這些負荷下的度量值分別為 ， ， ， 。 IPLV的計算公式為 IPLV=1/（ +++） 其中 A—— 100%負荷時的效率 B—— 75%負荷時的效率 C—— 50%負荷時的效率 D—— 25 %負荷時的效率 大多數(shù)的 IPLV 由滿負荷的 50%， 75%時的效率決定的，根據(jù)要求，制造商除了提供如圖 所示部分負荷時的效率，還會提供 IPLV值。 以下對使用在蒸汽壓縮式制冷機中的四種壓縮機做簡要的講述。離心式和螺桿式壓縮機主要應用在制冷機組上。往復式和旋渦式壓縮機應用在整體式空調(diào)和熱泵中。 往復式壓縮機 圖 往復式壓縮機容積 壓力的關(guān)系 往復式壓縮機是一種有確定排量的壓縮機。在活塞的進氣沖程時，一定量的氣體被吸進氣缸。在壓縮沖程時，氣體被壓縮直到排氣閥打開。在每個沖程被壓縮的氣體數(shù)量等于氣缸的體積。在制冷機中使用的壓縮機根據(jù)壓縮機制冷能力不同有不同個氣缸的。往復式壓縮機使用的制冷劑具有較小體積和相對較高的壓力。使用在建筑上的往復式制浙 江 海 洋 學 院 畢 業(yè) 設 計 11 冷機組目前大多采用 R22。 現(xiàn)在高速往復式壓縮機所限制的壓力比大約為 9。往復式壓縮機基本上是具有固定容積可變壓力的機器。從圖 所示的最粗的一條線（ 16 個氣缸）可以看出： 內(nèi)容積流量發(fā)生較小的變化，壓縮機的排氣壓力會發(fā)生各種變化。在一些制冷機中的冷凝器的運行情況與周圍環(huán)境有關(guān)。比如，在制冷時，通過冷卻塔后，冷凝壓力會降低。當空調(diào)負荷降低時，所需的循環(huán)制冷劑流量會減少，這種結(jié)果 — 負荷特性在圖 中用實線表示了，從右上角指向左下角。 壓縮機必須要和系統(tǒng)壓力和所需的流量相匹配。往復式壓縮機在任何水平時會讓排氣壓力達到它限定的壓力比。不同制冷能力的需求可以通過卸載一個或多個氣缸來實現(xiàn)。這種卸載又可通過阻止手動或自動開啟的吸氣和排氣閥門來完成。制冷能力也可通過使用變速或多速電動機 來控制。當控制好了壓縮機的制冷能力，在部分負荷時的其他影響因素也應考慮，比如（ a）壓縮機震動的影響和卸載裝置運行時的噪聲；（ b）較低的制冷劑流速需要較好的回油；（ c）在較低制冷能力時膨脹裝置正確的使用。 在大多數(shù)往復式壓縮機中，在正常運行時油從壓縮機被打到制冷系統(tǒng)中。系統(tǒng)必須仔細設計使油能回到壓縮機曲軸箱，以便連續(xù)潤滑，同時也能避免對熱交換器表面的污染。 往復式壓縮機通常是輕載啟動的。一般轉(zhuǎn)矩的電動機也能適用于啟動。當蒸汽機用于往復式壓縮機啟動時，壓縮機所需的轉(zhuǎn)矩和蒸汽機的匹配問題必須仔細考慮。 螺桿式壓 縮機 螺桿式壓縮機，在 1958 年（ Thevenot， 1979 年）第一次被提出，是一種有固定容積的壓縮機。它的制冷能力是可變的，其范圍與部分的往復式壓縮機及較小的離心式壓縮機一致。雙螺桿和單螺桿這兩種都有在制冷機中使用。雙螺桿制冷壓縮機也叫螺旋式壓縮機。圖 所示為雙螺桿壓縮機剖面圖。它有兩個轉(zhuǎn)子（即螺桿），一個叫陽轉(zhuǎn)子（圖中的 4），另一個叫陰轉(zhuǎn)子（圖中的 6）。 浙 江 海 洋 學 院 畢 業(yè) 設 計 12 壓縮過程是通過螺桿的旋轉(zhuǎn)運動減少制冷劑的體積來完成的。在壓縮機的低壓一側(cè)，當轉(zhuǎn)子開始不嚙合時，形成一個空間。低壓氣體進入轉(zhuǎn)子間的這個空 間。隨著轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，氣體被逐漸地壓縮直到移向排氣口。一旦達到預定的體積比，排氣口打開，氣體被排到系統(tǒng)的高壓側(cè)。在 3600rpm的旋轉(zhuǎn)速度下，螺桿式壓縮機有每分鐘多于 14000的排量（ ASHRAE， 1996）。 在螺桿式壓縮機中，用吸氣口、排氣口來代替使用在往復式壓縮機上的閥門。它有一個內(nèi)容積比 指在開始壓縮前嚙合轉(zhuǎn)子間的液體空間的體積和排氣口第一次打開時轉(zhuǎn)子間的體積之比。內(nèi)容積比與由被壓縮的制冷劑的特性而定的壓力比相聯(lián)系的。螺桿式壓縮機能夠在大于 20： 1 的壓力比下運行（ ASHRAE， 1996）。假如系 統(tǒng)的排氣壓力和排氣口打開時轉(zhuǎn)子間的壓力相匹配時，可以達到最高的效率。當內(nèi)部壓力大于或小于排氣壓力時，就會產(chǎn)生能量的損失，但這對壓縮機沒有害處。 制冷量的調(diào)節(jié)靠接有各種變化的吸氣旁通管的滑板閥門或延遲吸氣口的關(guān)閉來減少被壓縮的制冷劑的體積來實現(xiàn)。連續(xù)可變的制冷量控制是最普遍的。但是階梯式制冷量的控制在一些制造商的機器中也被提供。各種形狀的排氣口適用在一些機器中，用來控制運行時的內(nèi)容積比。 油在螺桿式壓縮機上可解決轉(zhuǎn)子間寬大的間隙、冷卻機器、潤滑和充當制冷量控制時水力上的液體。在壓縮機的排氣口需安裝一個油分離器 ，以分離高壓制冷劑中的油，這樣不會對系統(tǒng)中的熱交換器的運行造成不利的影響，而且油能回流到壓縮機中。 利用單相電動機（ 50 或 60Hz）能直接啟動螺桿式壓縮機。它們的旋轉(zhuǎn)部件能使機器平滑安靜地運行。當機器正確運行時可靠性是很高的。螺桿式壓縮機是緊湊的，這使得它能被替代和維修。最好的螺桿式制冷壓縮機的效率等于甚至超過最好的往復式制冷壓縮機在滿負荷時的效率。由于螺桿式壓縮機沒有吸氣或排氣閥門和只有較小的余隙容積，因此能達到較高的等熵容積效率。建筑上使用的螺桿式壓縮機大體上使用 R134a 或R22。
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