螺桿式制冷壓縮機

1、 /11螺桿式制冷壓縮機在冷藏庫應用中的問題及解決方案冷庫按庫溫分為高溫（又稱恒溫20-5C）、低溫（-7-25C）、超低溫（-30-40C）。冷庫按貯存產品分為蔬菜、水果、糧食、種子、糖類、奶類、肉類、水產類、藥品。最近有報道稱：一般標準低溫冷庫，庫內運行溫度比設計溫度低5C,能耗增加約20%。因此可以看出冷庫的持續(xù)經濟運行，一直受到業(yè)內人士的關注。文檔收集自網絡，僅用于個人學習冷庫人工制冷，是使制冷工質即制冷劑在低壓下蒸發(fā)吸熱膨脹、壓縮放熱冷凝的循環(huán)過程。壓縮機的作用就是通過吸氣造成系統(tǒng)降壓使制冷劑蒸發(fā)吸熱膨脹，同時對制冷劑氣體進行壓縮。本文所討論的主要是以氨（NH3）為制冷工質的壓縮循環(huán)

2、。文檔收集自網絡，僅用于個人學習我國的食品冷庫，在建國后得到較快的發(fā)展，這個時期，活塞式制冷壓縮機占有市場主導地位，被冷庫廣泛采用，并在應用中不斷改進。譬如：加長活塞行程，單機實現雙級壓縮等。文檔收集自網絡，僅用于個人學習近幾年，螺桿式制冷壓縮機開始進入冷庫制冷系統(tǒng)，它的顯著優(yōu)點是沒有易損零件，幾乎長年不需要維修，在生產廠家的大力宣傳鼓動下，大有取代活塞式制冷壓縮機的趨勢。文檔收集自網絡，僅用于個人學習螺桿式制冷壓縮機適宜夏季空調制冷系統(tǒng)，這是因為，夏季需要開啟空調的的環(huán)境溫度一般在2636C,因為氣溫在29C以下時，如果通風良好，就沒有進行空調的必要。在這種情況下，制冷劑的蒸發(fā)溫度可以設為+

3、5C或更高，冷凝溫度可以設定為概率最高氣溫或稍低，譬如34C，以此參數確定相應壓力下的壓縮機氣體壓縮容積比，假如制冷劑為R22，容積比為2.35，取通用的2.5，相應冷凝溫度36.4C，可以達到基本匹配，也可以選用2.35。即使有過壓縮發(fā)生，也是可以接受的；至于欠壓縮，那是公認的不可避免的允許偏差。除此以外，再以制冷機數量，輔以變頻及能量調節(jié)，就可以達到理想節(jié)能的目的。文檔收集自網絡，僅用于個人學習同樣，螺桿壓縮機用于船用制冷設備進行水產品的冷凍及貯藏，也是適用的。這是因為，漁業(yè)時期，海水溫度基本恒定，制冷劑的壓縮容積比也相應基本恒定。文檔收集自網絡，僅用于個人學習但是對于常年運行的以空氣和水

4、進行熱交換的冷庫制冷系統(tǒng)，有復雜的問題需要探討和解決，根本問題就是全年的氣溫溫差大，造成制冷劑的冷凝壓力差大。文檔收集自網絡，僅用于個人學習對于高溫庫，即恒溫庫，日平均氣溫低于庫溫時，不需要降溫或僅靠自然通風，并根據貯品需要進行升溫。而地下室式高溫庫，則考慮地熱對庫溫的影響。文檔收集自網絡，僅用于個人學習一般低溫冷庫的庫內溫度要求-18C，理論上說，日平均氣溫高于-17C,就要進行人工降溫。也就是說，制冷劑的空氣冷凝溫度差大約在50C左右。即使水溫設定為0C,冷凝溫差也在30C以上。把水溫設定為0C,有熱力學的特殊意義；既水由無限接近0C到結冰放出的熱量，等于把無限接近0C的水加熱到攝氏80C

5、所吸收的熱量。0C的水有相當大的焓差。文檔收集自網絡，僅用于個人學習螺桿壓縮機的特性是需要確定制冷劑氣體被壓縮的容積比。以氨為制冷劑的系統(tǒng)，設高溫庫內溫度在0C左右，制冷劑蒸發(fā)溫度在-6-10C。冷凝溫度為0C時，容積比為1.241.44;冷凝溫度為33C時，容積比為3.554.12。文檔收集自網絡，僅用于個人學習一般冷庫庫內溫度-18C，制冷劑蒸發(fā)溫度在-23-28C之間，冷凝溫度為0C時，容積比為2.443.04;冷凝溫度為33C時，容積比為6.978.67。文檔收集自網絡，僅用于個人學習對于帶有結凍間的制冷系統(tǒng)，制冷劑蒸發(fā)溫度一般為-33C，即蒸發(fā)壓力相當于大氣壓，冷凝溫度為0C時，容積

6、比為3.82;冷凝溫度為34C時，容積比為11.421。文檔收集自網絡，僅用于個人學習2006年，集團公司籌建一個一萬多噸的冷庫，由國內貿易工程設計研究院設計（考慮了再建一座萬噸冷庫的空間），當年10月動工。那時我在一家工程造價咨詢機構服務，沒有參與籌建。2007年初，我在參加該工程建設時，發(fā)現米用的螺桿式壓縮機的內容積比有問題，設計單位只是按制冷量提交壓縮機規(guī)格和高、低壓機配搭形式，沒有明確壓縮機的內容積比。我根據高溫、低溫庫和結凍三個蒸發(fā)系統(tǒng)的情況，初步提出高、低壓級的內容積比，并與廠家交換意見，現在看來，廠家還是一頭霧水。下面是當時生產廠家的兩份信件：文檔收集自網絡，僅用于個人學習目前，

7、根據業(yè)務發(fā)展，集團公司決定再上一座大萬噸冷庫，必須增加原機房螺桿式制冷壓縮機，因此有必要對螺桿式壓縮機進行一次技術探討。文檔收集自網絡，僅用于個人學習大型冷庫，一般有多個蒸發(fā)溫度，為了節(jié)能，共用一個冷凝系統(tǒng)，對于活塞式制冷壓縮機單級或雙級猶如天生地設，而螺桿式壓縮機卻難于配合。文檔收集自網絡，僅用于個人學習活塞式壓縮機有什么優(yōu)點呢？為了合理確定螺桿機的容積比，有必要分析比較熟悉的活塞式壓縮機的工作狀況?；钊街评鋲嚎s機排氣與外部壓力屬無級軟配合，壓縮機機沒有額外做功。對于高溫庫的制冷，選用單級活塞式壓縮機完全匹配。下面先了解一下壓縮機的工作過程：文檔收集自網絡，僅用于個人學習對理想條件下的壓縮

8、機工作過程補充下圖：圖10-1-1與圖7-3的區(qū)別有三點：1、標示了Pi、P2；2、加長了壓縮區(qū)間；3、增加了活塞氣缸基本結構原理圖。圖7-3的不足之處是4-1的加粗線改為虛線，粗線下移至真空線，并與1連接。這就體現了壓縮功的理論示意。文檔收集自網絡，僅用于個人學習活塞式制冷壓縮機需要確定被壓縮制冷劑氣體蒸發(fā)與壓縮的壓力比，對于高溫庫，氨在-10C時的蒸發(fā)絕對壓力為0.29075MPa，冬季的理想冷凝溫度可達0C,此時冷凝壓力0.42941MPa，壓力比1:1.48;夏季的冷凝壓力在加大冷凝器及對冷卻水進行良好冷卻時，可控制在1.3123MPa冷凝溫度34C,壓力比1:4.51,下面通過計算說

9、明這種軟配合。文檔收集自網絡，僅用于個人學習多變壓縮軸功指示功率計算公式如下：這里有幾個單位換算：1J=NmMPa=10N/m2;PVMPam3/h=106Nm=1Cfj=106W/3600o文檔收集自網絡，僅用于個人學習此情況下8AS12.5型壓縮機的多變壓縮軸指示功為：（Vi=566m3/h。）當冷凝溫度為0C時：Pi=0.29075MPaui=041823m3/kgP2=042941MPau2=0.28929m3/kg代入（4-30）得：W代入(4-21)得：n=1.058s.n=-18011kwo文檔收集自網絡，僅用于個人學習當冷凝溫度為34C時：P1=0.29075MPau1=0.4

10、1823m3/kgP2=1.31230MPa3u2=0.09842m/kg代入(4-21)得：n=1.0417代入（4-30）得:WS.N=-71.028kw。文檔收集自網絡，僅用于個人學習計算結果說明，壓縮機軸功隨冷凝壓力相應變化。下面再分析雙級壓縮的情況：對于蒸發(fā)溫度-33C的氨蒸汽，蒸發(fā)壓力0.10133MPa,冷凝溫度40C時，冷凝壓力1.5553MPa，壓力比達15.349倍。根據活塞式壓縮機性能，氨氣壓力的壓縮比大于8，需要雙級壓縮，否則出現排氣溫度過高，制冷效率下降。兩級壓縮，有一個最佳中間壓力：所謂最佳中間壓力，1、總軸功最小，效率最高；2、兩級軸功相等；3、兩級壓縮比相等。文

11、檔收集自網絡，僅用于個人學習P2中=PkP0Pk冷凝壓力；P0蒸發(fā)壓力。在冷庫制冷的實際操作中，由于高、低壓機配搭不同及Pk、P0不斷變化，P中不是一個定值。文檔收集自網絡，僅用于個人學習其次，高壓機還要吸收中間冷卻器蒸發(fā)的氨氣，根據冷凝壓力調整壓縮機配合比都會使中間壓力偏移。有關教科書僅探討了特定條件的中間壓力，見下面介紹：文檔收集自網絡，僅用于個人學習一般的教科書及制冷手冊以此公式求出中間壓力，論證終結。（而在實際運行中，高、低壓機的容積比有顯著變化，中間壓力偏差懸殊。）我們可以利用理論最佳中間壓力下，雙級與單級總功率不變，各級壓縮軸功率相等的理論，按定溫壓縮，解出中間壓力。文檔收集自網絡

12、，僅用于個人學習首先，我們將多級多變壓縮的總軸功率等于各級多變壓縮軸功率總和的公式改為定溫壓縮軸功公式：單級定溫壓縮軸功：得：WsT=WsTi+WsT2=-PiViln(F2/P1)-F2V2ln(P3/P2)(1)文檔收集自網絡，僅用于個人學習根據各級壓縮軸功率相等，得方程組：-RWInP2-lnPi)=Ws/2(2)-F2V?(lnP3-lnP2)=Ws/2(3)以6AW17壓縮機運行，單級總功率Wst二FVJn(F2/F1);Vi=825m3/h。文檔收集自網絡，僅用于個人學習設蒸發(fā)溫度-33.33C,Pi=0.10133MPa冷凝溫度34C,P2=1.3123MPa代入(4-26)得W

13、s-t=-59.474KW。文檔收集自網絡，僅用于個人學習將WsT=-59.474KW代入方程(2)得P2=0.3646MPa與P2中=PkPo的解相同。文檔收集自網絡，僅用于個人學習將計算結果代入方程(3)得：V2=229m3/ho此時，壓力比3.6;容積比3.6。這個計算結果要求，開3.6臺低壓機，配一臺高壓機。一般來說，由于兩級之間有一個中間冷卻器，機器壓縮熱和冷卻氨液形成的氨蒸汽匯入高壓機，因此，1:3配搭，基本滿足要求。但是這僅是滿足特個人收集整理僅供參考學習定條件，當冷凝溫度隨氣溫降低時，問題就出現了，如初冬季節(jié)冷凝溫度6C時：文檔收集自網絡，僅用于個人學習Pk=0.53454MP

14、a,P中=0.23273MPa,壓力比:R/Pi=Ps/P2=2.3。高、低壓容積比分別為2.18和2.20。即高、低壓縮機1:2配搭基本滿足要求。文檔收集自網絡，僅用于個人學習這時問題就顯現了。按照高、低壓平衡負擔壓縮功的原理，冬季某個時段，兩臺低壓級的排氣量滿足一臺高壓機的吸氣量。夏季某個時段三臺低壓級的排氣量滿足一臺高壓機的吸氣量。然而，多年來的冷庫制冷壓縮機的電機配置不能兩頭兼顧，而是截然相反。冬季，由于高壓級符荷小，為了盡量少開機，都是按1:3配搭，否則，高壓機大馬拉小車現象凸顯。夏季，由于高壓級負荷大，高壓級電機功率有限，只好按1:2配搭。這樣造成的問題是：冬季，由于高壓機不能滿足

15、低壓機的排氣量，中間壓力高于最佳中間壓力，低壓機的壓縮軸功增加。夏季，由于低壓機的排氣不能滿足高壓機的吸氣，可致中間壓力低于最佳中間壓力。因此說，最佳中間壓力，可望而不可求。文檔收集自網絡，僅用于個人學習為了解決這個問題，壓縮機改進為單機雙級壓縮機，高、低壓機按1：2（6缸）或1：3（8缸）配置，一般也只能照顧一頭。文檔收集自網絡，僅用于個人學習根據活塞式壓縮機的性能，當壓縮比小于8時，即-33.33C系統(tǒng)在冷凝溫度低于17C以及-28C系統(tǒng)在冷凝溫度低于26C時，單級壓縮運行是較經濟的，但這時的制冷量不及雙級壓縮。有時為了取得較8/11大的制冷量，還是采取雙級壓縮。而對于單級壓縮，電機的配備

16、功率又大于低壓機的電機功率，魚和熊掌不可兼得。文檔收集自網絡，僅用于個人學習對于常年運行的-28C系統(tǒng)的活塞式壓縮機，可以采用適當加大電機，當壓縮比小于7或6時即冷凝溫度低于22C或17C,采用單級壓縮。這樣在山東地區(qū)大約占全年8個月的時間段。文檔收集自網絡，僅用于個人學習上面的計算，為了簡化，使用了定溫壓縮公式，為了進一步揭示壓縮機在各種氣象參數下的運行工況，下面利用多變壓縮軸功公式，對高溫庫制冷系統(tǒng)采用8AS12.5，求解不同蒸發(fā)、冷凝溫度時的功率變化情況：低溫冷庫與結凍制冷系統(tǒng)的高低、壓機均采用8AS17，求解單級與雙級不同配搭、不同蒸發(fā)、冷凝溫度時的軸功率變化情況；文檔收集自網絡，僅用

17、于個人學習設：冷凝溫度0C;10C;(低溫增加24C);34C;40C。(1)、高溫系統(tǒng)蒸發(fā)溫度：-15C；-10C；-6Co說明：Ws.n氣體多變壓縮功，摩擦功率另按0.06MPa與P2相加求實際軸功率。單級壓縮，同樣的蒸發(fā)溫度，冷凝溫度越高，壓縮功越大：冷凝溫度10C，同樣的冷凝溫度，蒸發(fā)溫度越高，即溫差越小，壓縮功越??；冷凝溫度34C，同樣的冷凝溫度，蒸發(fā)溫度越高，壓縮功越9/11個人收集整理僅供參考學習 /11大；由于數據還不完善，重要的定理有待大家繼續(xù)發(fā)現。(2)、低溫系統(tǒng)蒸發(fā)溫度：-23C；-28Co配搭1:4;1:3;1:2;1:1o在雙級壓縮計算中，需要計算低壓級壓縮的過熱蒸汽

18、通過中間冷卻器轉換的飽和蒸氣，以確定實際的中間氣體比容積一一中間壓力。最簡單的是利用氨的壓焓表。早期的文獻中，壓力單位是公斤/平方厘米，焓值是千卡/公斤；目前采用國際單位制，在轉換過程中，出現了一些問題。文檔收集自網絡，僅用于個人學習現在有的技術手冊粗制濫造，如下圖：這是機械工業(yè)出版社2002年版的實用制冷與空調工程手冊中的一張氨的壓焓圖，其中的焓坐標是錯誤的。1、按照該手冊所取定的焓值標準體系，飽和液體線附近的焓坐標值應是-100，誤標為-1100。使全部數值錯誤。文檔收集自網絡，僅用于個人學習2、按飽和液體線的標注方式分析，飽和蒸汽線誤標在等熵線上。3、等溫線概念模糊并且有嚴重錯誤。這張圖不但沒有實用價值，還誤人子弟，這是我國制冷工程技術界的悲哀！下面這張氨的壓焓圖是中國建筑工業(yè)出版社1992年第三版的高校教材中的一個附圖，雖然圖表簡單一一僅用于教學演示，但卻