空壓機(jī)的壓縮機(jī)主要分為下面四種:螺桿式壓縮機(jī)、活塞式壓縮機(jī)、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī),而對(duì)于這四種,每種都有不同特征,德耐爾空壓機(jī)根據(jù)自己公司產(chǎn)品的特點(diǎn),和相關(guān)的資料,幫大家總結(jié)出了下面的空壓機(jī)的壓縮機(jī)性能比較分析:
1.螺桿式壓縮機(jī)的性能分析
20世紀(jì)70年代以來(lái),螺桿式壓縮機(jī)的工作可靠性不斷改進(jìn),因此在中等制冷量范圍內(nèi)的制冷空調(diào)工程中得到了比較普遍的應(yīng)用、并且依靠較高的可靠性和效率,成功地?cái)D入原來(lái)活塞式壓縮機(jī)所主宰的較小制冷范圍內(nèi)(750KW以下)。螺桿式壓縮機(jī)獲得如此成功,讓我們來(lái)分析它的性能。
(1).螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速較高(通常在3000r/min以上),而且體積小、質(zhì)量輕、占地面積小等優(yōu)點(diǎn),因而經(jīng)濟(jì)性好。
(2).螺桿式壓縮機(jī)沒(méi)有往復(fù)質(zhì)量慣性力,動(dòng)力平衡性能好,故基礎(chǔ)可以很小。
(3).螺桿式壓縮機(jī)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,易損件少,所以運(yùn)行周期長(zhǎng),使用可靠,有利于實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化。
(4).螺桿式壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn),既輸氣量幾乎不受壓力的影響。在較寬的工作范圍內(nèi),仍可保持較高的效率。
(5).因?yàn)闆](méi)有吸氣閥和排氣閥,所以它不同于往復(fù)式壓縮機(jī),從它的結(jié)構(gòu)點(diǎn)和次類壓縮機(jī)所擁有的堅(jiān)固程度來(lái)看,它的壓縮結(jié)構(gòu)是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。壓縮機(jī)所有的支撐點(diǎn)是滾動(dòng)型的,半密封的設(shè)計(jì),淘汰了密封的設(shè)計(jì),并且保證了氣體泄露是自由運(yùn)轉(zhuǎn)。
(6).螺桿式壓縮機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)型的壓縮機(jī),它沒(méi)有離心式或往復(fù)式的壓縮運(yùn)動(dòng)方式。而它的壓縮排氣的壓力震動(dòng)是非常低的,因?yàn)槁輻U旋轉(zhuǎn)時(shí),回收壓縮一周就發(fā)生6次,如壓縮操作過(guò)程中放上一枚硬幣也不會(huì)因震動(dòng)跌落。
螺桿式壓縮機(jī)在中等制冷量范圍內(nèi)也具有良好的熱力性能,并且有很好的調(diào)節(jié)性能,能適應(yīng)苛刻的工況變化。同時(shí),為了保證螺桿式制冷壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),必須配置相應(yīng)的輔助機(jī)構(gòu),如潤(rùn)滑系統(tǒng),輸氣量調(diào)節(jié)的控制裝置,安全保護(hù)裝置和監(jiān)控儀表等。
螺桿式
壓縮機(jī)雖然具有單級(jí)壓力比高的優(yōu)點(diǎn),但隨著壓力比的增加,泄露損失也急速增加,低溫工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率顯著降低。
2.活塞式壓縮機(jī)性能的分析
活塞式壓縮機(jī)迄今還是應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)型,雖然它的市場(chǎng)份額已被其他形式的壓縮機(jī)占去一部分,但是在小制冷量應(yīng)用場(chǎng)合,活塞式壓縮機(jī)還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展其占有的的市場(chǎng)。下面就對(duì)活塞是壓縮機(jī)的性能進(jìn)行分析。
(1).由于余隙容積、吸氣和排氣壓力損失,氣體與汽缸壁之間的熱量交換以及泄露等因素的影響。壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量重視小于它的理論輸氣量。
2).由于活塞、活塞環(huán)、與汽缸壁面的摩擦及驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑油泵的功率等損失,使得壓縮機(jī)的機(jī)械效率一般在0.75-0.9之間。
(3).壓縮機(jī)排氣過(guò)熱會(huì)使壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)降低和功耗增加,會(huì)導(dǎo)致活塞的過(guò)分膨脹而卡死在汽缸內(nèi),以及封閉式壓縮機(jī)的內(nèi)置壓縮機(jī)被燒毀,影響壓縮機(jī)的壽命。對(duì)于R717和R22的排氣溫度應(yīng)低于150℃,對(duì)于R12應(yīng)低于130℃。
(4).由于壓縮機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)阻力、機(jī)械摩擦力和熱交換的存在,壓縮過(guò)程并不是等熵過(guò)程,而是多變過(guò)程。
3.滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)性能的分析
滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)如今廣泛應(yīng)用于家電冰箱和空調(diào)器中,其中大中型滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)也運(yùn)用于冷庫(kù)。分析它的性能。
(1).零部件少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(2).易損零件少,運(yùn)行可靠。
(3).沒(méi)有吸氣閥片,余隙容積小,輸氣系數(shù)較高。
(4).在相同制冷量情況下,壓縮機(jī)體積小,重量輕,運(yùn)轉(zhuǎn)平衡。
(5).加工精度要求較高。
(6).密封線較長(zhǎng),密封性能較差,泄露損失較大。
(7).滑片與汽缸壁面之間的泄露、摩擦和磨損較大,限制了它的工作壽命和效率的提高。
4.渦旋式壓縮機(jī)的性能
渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)80年代才發(fā)展起來(lái)的新型壓縮機(jī),它以效率高、體積小、質(zhì)量輕、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且運(yùn)轉(zhuǎn)平衡等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于空調(diào)和制冷機(jī)組中。下面就來(lái)介紹它的性能。
(1).相鄰兩室的壓差小,氣體的泄露量小。
(2).由于吸氣、壓縮、排氣過(guò)程是同時(shí)連續(xù)進(jìn)行的,壓力上升較慢,因此轉(zhuǎn)矩變化幅度小,震動(dòng)小。
(3).沒(méi)有余隙容積,故不存在引起輸氣系數(shù)下降的膨脹過(guò)程。
(4).沒(méi)有吸、排氣閥,效率高,可靠性強(qiáng),噪聲低。
(5).由于采用氣體支撐機(jī)構(gòu),故允許帶液壓縮,一旦壓縮腔內(nèi)壓力過(guò)高,可使動(dòng)盤和靜盤端面脫離,壓力立即得以釋放。
(6).機(jī)殼內(nèi)腔為排氣室,減少了吸氣預(yù)熱,提高了壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)。
(7).渦線體型線加工精度非常高,必須采用專用的精密加工設(shè)備,而且密封要求高,密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
二.當(dāng)我們了解了這些壓縮機(jī)的性能后可以從以下四個(gè)方面來(lái)對(duì)以上四種壓縮機(jī)的性能進(jìn)行比較。
1.效率性
渦旋式壓縮機(jī)沒(méi)有吸、排氣閥,旋轉(zhuǎn)渦旋盤上所有接觸線轉(zhuǎn)動(dòng)半徑小,摩擦速度低,損失小,效率高。
滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)滑片與汽缸壁面之間的泄露、摩擦和磨損較大,限制了它的工作壽命和效率的提高。
活塞式壓縮機(jī)由于活塞、活塞環(huán)、與汽缸壁面的摩擦及驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑油泵的功率等損失,使得壓縮機(jī)的機(jī)械效率一般在0.75-0.9之間。
螺桿式壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn),即輸氣量幾乎不受壓力的影響。在較寬的工作范圍內(nèi),仍可保持較高的效率。螺桿式壓縮機(jī)雖然具有單級(jí)壓力比高的優(yōu)點(diǎn),但隨著壓力比的增加,泄露損失也急速增加,因此低溫工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率顯著降低。
2.平衡性、振動(dòng)
螺桿式壓縮機(jī)沒(méi)有往復(fù)質(zhì)量慣性力,動(dòng)力平衡性能好。螺桿式壓縮機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)型的壓縮機(jī),它沒(méi)有離心式或往復(fù)式的壓縮運(yùn)動(dòng)方式。而它的壓縮排氣的壓力震動(dòng)是非常低的,因?yàn)槁輻U旋轉(zhuǎn)時(shí),回收壓縮一周就發(fā)生6次,如壓縮操作過(guò)程中放上一枚硬幣也不會(huì)因震動(dòng)跌落。
活塞式壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)震動(dòng)大。
渦旋式壓縮機(jī)由于吸氣、壓縮、排氣過(guò)程是同時(shí)連續(xù)進(jìn)行的,壓力上升較慢,因此轉(zhuǎn)矩變化幅度小,震動(dòng)小。在任何頻率下,渦旋式壓縮機(jī)的震動(dòng)和噪聲都比活塞式壓縮機(jī)和滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的低,這是因?yàn)闇u旋式壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程長(zhǎng),轉(zhuǎn)矩變化非常平緩,且通過(guò)慣性力的二次平衡其動(dòng)力平衡很好,所以震動(dòng)和噪聲水平較低。
3.輸氣系數(shù)
渦旋壓縮機(jī)吸氣、壓縮、排氣連續(xù)單向進(jìn)行,直接吸氣,吸入氣體有害過(guò)熱小,且沒(méi)有余隙容積中氣體的膨脹過(guò)程,因而輸氣系數(shù)高。
滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)沒(méi)有吸氣閥片,余隙容積小,輸氣系數(shù)高,而且吸氣過(guò)程阻力很小(因吸氣速度小,又無(wú)吸氣閥),因而輸氣系數(shù)比同容量的活塞式壓縮機(jī)高20%左右。
活塞式壓縮機(jī)由于余隙容積、吸氣和排氣壓力損失,氣體與汽缸壁之間的熱量交換以及泄露等因素的影響。壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量總是小于它的理論輸氣量。
螺桿式制冷壓縮機(jī),工況不同時(shí),輸氣系數(shù)不同,大致為0.7~0.92,小輸氣量高壓比時(shí)取下限,大輸氣量低壓比時(shí)取上限。由于螺桿壓縮機(jī)無(wú)進(jìn)、排氣閥和余隙容積,新齒形的應(yīng)用和噴油使密封和冷卻效果大大改善,故其輸氣系數(shù)比活塞式及其它類型的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)都高,而且變化平坦。
4.輸氣量調(diào)節(jié)
輸氣量調(diào)節(jié)滑閥是螺桿式制冷壓縮機(jī)中用來(lái)調(diào)節(jié)輸氣量的一種結(jié)構(gòu)元件,雖然螺桿式制冷壓縮機(jī)的輸氣量調(diào)節(jié)方法有多種,但采用滑閥的調(diào)節(jié)方法獲得了普遍的應(yīng)用。采用將基元容積中的部分工質(zhì)回流到吸氣腔的方法,來(lái)減少基元容積值(推遲壓縮過(guò)程的起始位置),從而實(shí)現(xiàn)輸氣量的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。
渦旋式壓縮機(jī)與滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)均可采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法改變其輸氣量,且兩種壓縮機(jī)均適用于轉(zhuǎn)速在寬廣范圍內(nèi)的變化的場(chǎng)合。
活塞式壓縮機(jī)最簡(jiǎn)單的輸氣量調(diào)節(jié)方法是壓縮機(jī)間歇運(yùn)行,當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定的最低溫度時(shí),壓縮機(jī)停機(jī):當(dāng)系統(tǒng)溫度高于設(shè)定的最高溫度時(shí),壓縮機(jī)啟動(dòng)。
這種能量調(diào)節(jié)方法只適用于功率10KW左右的小型制冷機(jī)中,對(duì)于容量較大的壓縮機(jī),機(jī)器的頻繁開停不僅能量損失大,而且影響機(jī)器的壽命和供電回路中電壓的穩(wěn)定,影響其他設(shè)備的正常工作。
上述表明,渦旋式壓縮機(jī)比活塞式壓縮機(jī)和滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)適用于更寬的速度范圍,在空調(diào)或熱泵中采用渦旋式壓縮機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)輸氣量是有前途的。另外,為了降低生產(chǎn)成本,增加經(jīng)濟(jì)效益,方便設(shè)備管理,在中等制冷量范圍內(nèi)的制冷空調(diào)工程中,用高效率高可靠性的螺桿壓縮機(jī)淘汰現(xiàn)有的活塞式壓縮機(jī),是日益發(fā)展強(qiáng)大的必然趨勢(shì)。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī) 空壓機(jī)修訂日期:2011-05-18
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