螺杆式中央空调机组压缩机工作原理

Question

如题所述

Answer 1

一、螺杆式压缩机工作原理
螺杆式压缩机的结构如图所示，在“∞”字形气缸中平行放置两个高速回转并按一定传动比相互啮合的螺旋形转子。通常对节圆外具有凸齿的转子称为阳转子（主动转子）；在节圆内具有凹齿的转子称为阴转子（从动转子）。阴、阳转子上的螺旋形体分别称为阴螺杆和阳螺杆。一般阳转子（或经增速齿轮组）与驱动机连接，并由此输入功率；由阳转子（或经同步齿轮组）带动阴转子转动。螺杆式压缩机的主要零部件有一对转子、机体、轴承、同步齿轮（有时还有增速齿轮），以及密封组件等。
按运行方式和用途的不同，螺杆式压缩机可分为以下类型：无油螺杆机、喷油螺杆机。无油螺杆中，阳转子靠同步齿轮带动阴转子。转子啮合过程互不接触。喷油螺杆中，阳转子直接驱动阴转子，不设同步齿轮，结构简单。喷入机体的大量润滑油起着润滑、密封、冷却和降低噪声的作用。
螺杆式压缩机系容积型压缩机械，其运转过程从进气数亏过程开始，然后气体在密封的齿槽容积中经历压缩，最后移至排气过程。在压缩机气缸的两端，分别开设一定形状和大小的孔口。一个供进气用，称作进气孔口；一个供排气用，称作排气孔口。
二、螺杆式压缩机的齿形和内外压力
1、齿形
转子的扭曲螺旋齿面称为型面。垂直于转子轴线的平面与型面的交线称为转子型线。转子的典型型线有三种：对称圆弧型线；单边修正不对称摆线——圆弧型线；双边修正不对称摆线——包络圆弧型线。不对称型线，由于内泄漏的减皮者少，比对称圆弧型线的功率消耗低10％左右，同时噪声较低。目前新设计的螺杆式压缩机大多采用不对称型线，只在某些特殊场合下，沿用对称孤型线。
2、螺杆式压缩机的燃毕薯内外压力
在螺杆式压缩机的转子每个运动周期内，某个工作容积中的气体因容积缩小而被压缩并达到一定的压力，在这个工作容积与排气孔口连通之前（包括连通瞬时），此容积内的气体压力Pi称为压缩终了压力。内压缩终丁压力与进气压力之比，称为内压缩比。而排气骨内的气体压力（背压力）Pd称为外压力或背压力，它与进气压力的比值称为外压缩比。
进、排气孔口的位置和形状决定了内压缩比。运行工况或工艺流程中所要求的进、排气压力，决定了外压缩比。与一般活塞式压缩机不同，螺杆式压缩机的内、外压缩比彼此可以不相等。当内、外压力不相等时，将引起附加能量的损失，同时伴随着强烈的周期性排气噪音。
三、螺杆式压缩机主要特点
就压缩气体的原理而言，螺杆式压缩机与活塞式压缩机一样，同属于容积型压缩机械；就其运动形式而言，压缩机的转子与动力型机械一样，作高速旋转运动。因此，螺杆式压缩机兼有二者的特点。
螺杆式压缩机具有较高的齿顶线速度，转速可高达每分钟万转以上，故常可与高速驱动机直联。因此，它的单位排气量的体积、质量、占地面积以及排气脉动均远比活塞式压缩机为小。
螺杆式压缩机没有如活塞式压缩机那样的气阀、活塞环等易损件，因而它运转可靠，寿命长，易于实现远距离控制。此外，由于没有往复运动零部件，不存在不平衡惯性力（矩），所以螺杆式压缩机基础小，甚至可实现无基础运转。
无油螺杆式压缩机，可保持气体洁净（不含油），又由于阴、阳螺杆齿面间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体、脏气体（含液体、粉尘气体及易聚合气体等）。此外，喷油螺杆式压缩机可获得很高的单级压缩比（最高达20—30）以及低的排气温度。
螺杆式压缩机具有强制输气的特点，即排气量几乎不受排气压力的影响，不同于动力型压缩机；其内压缩比与转速、气体密度无关系。螺杆式压缩机在宽广的工况范围内，仍能保持较高的效率，没有动力型压缩机在小排气量时出现的喘振现象。
螺杆式压缩机尚有以下缺陷：首先，由于基元容积周期性地与进、排气孔口连通，以及气体通过间隙的泄漏等原因，致使螺杆式压缩机产生很强的中、高频噪声，故必须采取消音、减噪措施。其次，由于螺杆齿面是一空间齿面，且加工精度要求又高，故需特制的刀具在专用设备上进行加工。最后由于机器是依靠间隙密封气体，以及转子刚度等方面的限制，螺杆式压缩机只适用于中、低压范围。
四、压缩制冷循环的基本原理
制冷装置是由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器及其他附属设备等，用管线连接成一个封闭系统，冷媒（压缩介质）在系统内循环。如图8—24所示：
首先于蒸发器内蒸发的冷媒气体（或称工质）被压缩机吸入压缩（图中1—2），压力提高到冷凝压力，气体温度也升高，然后排至冷凝器，在冷凝器中过热的冷媒气体冷凝放出热量（图中2—3），由冷却水或空气将冷媒带走的热量带走，冷凝的液体进入节流调节阀，由冷凝压力节流到与需要蒸发温度相适应的压力等焓节流过程如图中3—4，低温液体冷媒进入蒸发器，在蒸发器中冷媒吸收被冷却物质的热而蒸发，造成低温，即制冷。
蒸发后的冷媒气体，重新被压缩机吸入，如此不断的循环下去，达到制冷的目的。
由图8-24看出：
① 制冷系统的制冷能力
单位重量制冷量 qw = H1—H3 千卡/公斤
单位容积制冷量 qv = qw x ρ 千卡/立方米
② 压缩机消耗的功 W = H2—H1 千卡/公斤
③ 单位重量冷媒冷凝热负荷
qI = qw + W = H2—H3 千卡/公斤
④ 制冷系数 β = qw / W
⑤ 理论单位制冷能力 K1 = 860β 千卡/千瓦时
压缩机制冷量和有效功率，同蒸发温度和冷凝温度是密切相关的。蒸发温度越高，冷凝温度越低，制冷量越大；蒸发温度越低，冷凝温度越高，则制冷量越小。蒸发温度和冷凝温度是制冷压缩机的主要参数，通常称为制冷工况。