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      制冷壓縮機的工作原理

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      制冷壓縮機在蒸汽壓縮式制冷系統中,把制冷劑從低壓提升為高壓,并使制冷劑不斷循環流動,從而使系統不斷將內部熱量排放到高于系統溫度的環境中。制冷壓縮機是制冷系統的心臟,制冷系統通過壓縮機輸入電能,從而將熱量從低溫環境排放到高溫環境。制冷壓縮機的能效比決定整個制冷系統的能效比。由于環境溫度是經常變化的,故壓縮機大部分時間是處于部分負荷狀態,因此壓縮機要具有能量調節。
      螺桿式壓縮機沒有活塞式壓縮機所需的氣缸,活塞、活塞環、汽缸套等易損部件,機器結構緊湊,體積小,重量輕,沒有余隙容積,少量液體進入機內時無液擊危險??衫没铋y進行10%~100%的無級能量調節,適用范圍廣,運行平穩可靠,需檢修周期長,無故障運行時間可達(2~5)×104h。由于使用潤滑油使機器的冷卻使用和密封性能得到改善,排氣溫度降低,即使蒸發溫度較低(-40℃)和壓縮比較高(25左右),仍然可以單級運行,即在一定范圍內可以代替兩級壓縮循環。但是,螺桿式制冷壓縮機的加工和裝配要求精度較高,不適宜于變工況運行,有較大的噪音,在一般情況下,需裝置消音和隔音設備,在制冷壓縮時,需要噴加潤滑油,因而需要油泵、油冷卻器和油回收器等較多輔助設備。
      在壓縮機殼體外側封閉聯通一個Helmholtz共鳴器,即由Helmholtz共鳴器的腔室通過孔頸與壓縮機殼體內部空腔相連成,以降低壓縮機腔內受激聲學模態的幅值。將共鳴器共振頻率調制到實際壓縮機空腔的最大受激振動模式上,會大幅降低共振峰值和導致響應頻譜的顯著改變。但是這樣會影響壓縮機外觀和在冰箱中的布置,其研究結果尚未應用于產品中。
      壓縮機作為跨臨界二氧化碳空調系統效率及可靠性影響最大的部件,應當充分結合二氧化碳超臨界循環具體特點重新進行設計。CO2和氨一樣,其絕熱指數K 值較高,達1.30,這可能會使壓縮機排氣溫度偏高,但由于CO2需要的壓縮機的壓比小,因此不需要對壓縮機本身進行冷卻。正因為絕熱指數高,壓比小,可減小壓縮機余隙容積的再膨脹損失,使壓縮機容積效率較高。經過實驗和理論研究,Jurgen SUB和Horst Kruse發現,往復式壓縮機有良好的油膜滑動密封,成為CO2系統的首選。BOCK對其二氧化碳壓縮機排氣閥進行了改進,排氣改良后的二氧化碳壓縮機效率提高了7%。
      剩余潤滑油量和電機端線圈繞組也會導致同種型號成批壓縮機聲級之間存在差異(偏離聲級平均值)。通過改變殼體外部支承來增加扭轉剛度,且減小振動面;噪聲研究的復雜性要求研究者具有較強的理論素質、要求企業具有較好的技術基礎、并且需要較大的投資和較長的時間。這方面是中國壓縮機企業的薄弱環節之一,基本上處于定性的實驗研究階段,伴隨著很大的隨意性和偶然性。
      基于環保要求的新制冷劑的應用也是制冷壓縮機行業的一個熱點問題,隨著用于冰箱產品的R22制冷劑替代工作的結束,新制冷劑壓縮機的研究主要集中在空調行業。除了已比較成熟的R410A、R407C方面的研究外,最大的熱點問題是二氧化碳壓縮機的研究。由于二氧化碳系統壓力遠遠大于傳統的壓臨界循環系統,壓縮機的軸封設計要求比原有壓縮機高得多,壓縮機的軸封泄漏在一段時間內仍將是阻礙其實用化的主要原因。


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