往復式壓縮機又稱活塞式壓縮機。壓縮機的工作腔是汽缸。活塞在汽缸內作上下往復運動,從而完成了壓縮、排汽、膨脹、吸汽等過程。
圖1中的四個過程分別表示了壓縮機1二作中的四個過程。到zui低位置(稱活塞的下止點)時,汽缸吸滿蒸氣。而活塞轉而向上,這時吸、排汽門都關閉,汽缸容積縮小,蒸氣被壓縮,一直壓縮到排汽壓力為止。
圖中(b)為排汽過程:當壓力達到一定值(大于排汽管內壓力)時,排汽閥開啟,活塞繼續上移,蒸氣排出,一直到活塞上移到zui高位置(這位置稱活塞的上止點)時,排汽結束。
圖中(c)是余隙膨脹過程:為了防止活塞與吸排汽閥碰撞,活塞上移到上止點時,活塞與汽缸頂部之間留有一定間隙,稱余隙。當活塞轉而向下運動時,排汽結束時留在余隙內的高壓蒸氣阻止吸汽閥開啟,吸汽不能開始。這時余隙內的蒸氣隨著活塞下移而進行膨脹,一直膨脹到吸汽壓力以下時才結束。
圖中之(d)是吸汽過程:吸汽閥開啟,隨著活塞往下運動而吸汽,一直進行到活塞下移到活塞下止點為止。
優點:它應用比較廣泛,制造技術成熟,結構簡單,而且對加工材料和加工lT藝要求較低,造價比較低,適應性強,能適應廣闊的壓力范圍和制冷量要求,可維修性強。
缺點:無法實現較高轉速,機器大而重,不容易實現輕量化,排氣不連續,氣流容易出現波動,而且工作時有較大的振動。由于曲軸連桿式壓縮機的上述特點,已經很少有小排量壓縮機采用這種結構形式,曲軸連桿式壓縮機目前大多應用在客車和卡車的大排量空調系統中。
螺桿式壓縮機的構造與工作過程
螺桿式壓縮機是一種回轉式容積式壓縮機。它利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來完成蒸氣的吸人、壓縮和排IqJ過程。無油螺桿壓縮機在本世紀三十年代問世,主要用于壓縮空氣。后來汽缸內噴油的螺桿式壓縮機出現,性能得到提高,目前,噴油式螺桿壓縮機已是制冷壓縮機中主要機種之一。螺桿式壓縮機分為雙螺桿和單螺桿兩大類,雙螺桿壓縮機習慣上稱為螺桿式壓縮機。
(1)圖2為噴油式螺桿式壓縮機的構造。在斷面為雙圓相交的汽缸內,裝有一對轉子—— 陽轉子和陰轉子。陽轉子有四個齒,陰轉子有六個齒,兩根轉子相互嚙合。當陽轉子旋轉一周,隱轉子旋轉2/3周,或者說,陽子的轉速比陰轉子的轉速快50%。圖3是螺桿式壓縮機從吸汽靠排汽的工作過程,在汽缸的吸汽端座上開有吸汽口,當齒槽與吸汽口相通時,吸汽就開始,隨著螺桿的旋轉,齒槽脫離吸汽口,一對齒槽空間吸滿蒸氣,如圖(a)。
螺桿繼續旋轉,兩螺桿的齒與齒槽相互嚙合,有汽缸體、嚙合的螺桿和排汽端座組成的齒槽容積變小,而且位置向排汽端移動,完成了對蒸氣壓縮和輸送的作用,如圖(b)。當這對齒槽空間與端座的排汽口相通時,壓縮終了,蒸氣被排出,如圖(c)。每對齒槽空間都存在著吸汽、壓縮、排汽三個過程。在同一時刻存在著吸汽、壓縮、排汽三個過程,不過它們發在不同的齒槽空間。
(2)螺桿式壓縮機的優點:
①螺桿式壓縮機只有旋轉運動,沒有往復運動,因此壓縮機的平衡性好,振動小,可以提高壓縮機的轉速。
②螺桿式壓縮機的結構簡單、緊湊,重量輕,無吸、排汽閥,易損件少,可靠性高,檢修周期長。
③在低蒸發溫度或高壓縮比工況下,用單級壓縮仍然可正常工作,且有良好的性能。這是由于螺桿式壓縮機沒有余隙,沒有吸、排汽閥,故在這種不利工況下仍然有較高的容積效率。
④螺桿式壓縮機對濕壓縮不敏感。
⑤螺桿式壓縮機的制冷量可以在10%一100%范圍內無級調節,但在40%以上負荷時的調節比較經濟。
(3)缺點:噪聲較大,以及需要設
置一套潤滑油分離、冷卻、過濾和加壓的輔助設備,造成機組體積大。
(4)應用范圍
雙螺桿壓縮機在化工、制冷及空氣動力工程中,它所占的比重較大。螺桿壓縮機的容積流量范圍是2 50m 3/12f a)吸氣結束 f b)壓縮行程 f c)排出開始之前 圖4旋渦式壓縮機工作原理
1、定圈 2、動圈 3、動圈渦旋中心 4、5、6、8、制冷劑氣體 7、zui小壓縮容積 9、排氣口
10、動圈渦旋中心 l1、開始壓縮客積(zui大容積)
12、回旋半徑min,終了壓力一般小于12MPa,個別場合可達4.5MPa。在化工系統中,大都采用于式結構,而空氣動力工程與制冷領域中常采用濕式。
3、旋渦式壓縮機的工作原理旋渦式壓縮機的機理早在20世紀初由法國人所發明,但是由于當時加工精度不高和結構上存在問題,而一直未得到推廣使用。到了七十年代,這項技術在美國才開始得到應用。自本世紀80年代以來,渦旋壓縮機以其機構緊湊、節能、微振低噪以及工作可靠性等特點,開始在小型制冷及空調領域獲得越來越廣泛的應用,也因此成為壓縮機技術發展的主要方向之一。旋渦式壓縮機也是一種容積型回轉式壓縮機,一般為直立型。其結構主要分
為動靜式和雙公轉式2種,目前動靜式應用zui為普遍,它的工作部件主要由動渦輪與靜渦輪組成。動、靜渦輪的結構十分相似,都是由端板和由端板上伸出的漸開線型渦旋齒組成,兩者偏心配置且相差180o,靜渦輪靜止不動,而動渦輪在專門的防轉機構的約束下,由曲柄軸帶動作偏心回轉平動,無自轉,只有公轉。
(1)工作原理
如圖4所示,一對相同型線且相
互錯開180度的渦旋葉片圈組合一對嚙合,動圈2以回旋半徑的圓作不旋轉的回運動。如(A)所示,在吸氣完了時,一對渦旋圈共形成兩對月牙形容積。zui大的月牙容積l1即將開始壓縮。動圈渦旋中心繞定圈渦旋中心連續公轉,原zui大的月牙容積實現a—b—c的壓縮,達到預定壓力,由排氣口9排出。在月牙11壓縮的同時,在動圈和定圈的外周義形成吸氣容積4、8,連續回轉運動過程中,也實現了相同的壓縮,如此周而復始完成吸氣、壓縮、排氣過程。
(2)渦旋式壓縮機優點:
①容積效率高,因為相鄰的月牙形空間之間的壓差小,泄漏少,無吸汽和排汽閥,阻力小,無余隙容積的再膨脹。
②絕熱效率高,在同樣制冷量情況下,旋渦式比往復式約高10%。
③動渦盤與主軸等運動部件的受力變化小,整機振動小。
④零部件少。約為往復式的40%。
⑤驅動動渦盤運動的偏心軸可
以高速旋轉,因此渦旋式壓縮機體積小、重量輕,約比往復式輕l5%。
⑥渦旋壓縮機運轉可靠,而且容易實現變轉速運動和變排量技術。
(3)缺點:要求加工精度高。
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