第七章离心式制冷压缩机
离心式制冷压缩机的工作原理及其结构简介
离心式制冷压缩机的工作原理及其结构简介中图分类号：th 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2012）12-0271-01摘要：随着社会经济的逐步发展，人们对于物质生活水平的要求也在逐步提高，比如对食物保鲜、延时保存等方面的需求越来越高，特别是在大型超市、仓库中，冷冻技术是制约其发展的一个关键点，但是一般的制冷方式很难满足这些较高的要求。
离心式制冷压缩机以其机组的重量及尺寸较小、占地面积小、运行费用低、耗功低、高效率受到了广泛的推荐。
本文笔者就离心式制冷压缩机的工作原理及其结构进行简单的介绍，旨在为其推广、普及贡献一份自己的力量。
关键词：离心式制冷压缩机工作原理结构简介一、离心式制冷压缩机的工作原理离心式制冷压缩机有单级、双级和多级等多种结构型式。
单级压缩机主要由吸气室、叶轮、扩压器、蜗壳等组成。
对于多级压缩机，还设有弯道和回流器等部件。
一个工作叶轮和与其相配合的固定元件（如吸气室、扩压器、弯道、回流器或蜗壳等）就组成压缩机的一个级。
多级离心式制冷压缩机的主轴上设置着几个叶轮串联工作，以达到较高的压力比。
为了节省压缩功耗和不使排气温度过高，级数较多的离心式制。
单级离心式制冷压缩机的工作原理如下：压缩机叶轮旋转时，制冷剂气体由吸气室通过进口可调导流叶片进入叶轮流道，在叶轮叶片的推动下气体随着叶轮一起旋转。
由于离心力的作用，气体沿着叶轮流道径向流动并离开叶轮，同时，叶轮进口处形成低压，气体由吸气管不断吸入。
在此过程中，叶轮对气体做功，使其动能和压力能增加，气体的压力和流速得到提高。
接着，气体以高速进入截面逐渐扩大的扩压器和蜗壳，流速逐渐下降，大部分气体动能转变为压力能，压力进一步提高，然后再引出压缩机外。
对于多级离心式制冷压缩机，为了使制冷剂气体压力继续提高，则利用弯道和回流器再将气体引入下一级叶轮进行压缩。
二、离心式制冷压缩机的主要零部件的结构与作用由于使用场合的蒸发温度、制冷剂的不同，离心式制冷压缩机的缸数，段数和级数相差很大，总体结构上也有差异，但其基本组成零部件不会改变。
离心式压缩机.课件
3）润滑油冷却器：润滑油冷却器用于返回油箱的油温有所升高的润滑油 冷却，以控制油温升高。油冷器一般配置两台，一台使用，一台备用， 当投用的油冷器冷却效果不能满足要求时，要切换至备用的油冷器， 将停用的油冷器清洗后备用。
3、检查联轴节。 4、拆卸联轴节，检查其不平衡性。 5、检修或更换密封。 6、消除油膜涡动对轴承影响 7、设法使压缩机运行条件偏离喘振点。
8、气体带液体或杂质侵入
8、更换密封、排放积水。
9、叶轮过盈量小，在工作转速下消失。 9、消除叶轮与轴装配过盈小的缺陷。
离心式压缩机故障
压缩机 喘振
1、运行点落入喘振区或离喘 振线太近。
3）工艺系统 按规定时间和路线，检查工艺系统各部位的 温度、压力、液面的指示值，发现偏离及时调节，确保工 艺系统正常运行。
离心式压缩机的使用维护
4）主机 主机是检查维护的主体，要按规定时间，严格检 查各轴承的振动、瓦温、回油情况、转速和轴位移的指示 情况，如发现偏离操作指标规定的范围，要采取有效措施， 排出故障因素，使主机运行正常。
径向轴承是影响其安全工作和 使用率的关键零件之一，常用 可倾瓦轴承，可倾瓦支撑轴承 包括沿中心线 剖分的圆柱形轴承套和五个可 倾斜的扇形轴瓦，瓦块可以使 转子偏心，可以优化轴承瓦块 上的载荷分布情况，并且形成 更好的油楔。
油锲倾斜块式径向轴承
1．瓦块 2.上轴承套3.螺栓4.圆柱销5.下轴承套 6．定位螺钉 7.进油节流圈
移大波动 不好，压比变化大。
离心式压缩机叶轮
2、叶轮 叶轮又称工作轮，是压缩机的最主要的部件。叶轮随主轴高速旋转，对气
离心式压缩机
IIin Iin
qVIin
qVIIin qVIin
IIin , pIIin
qV min I II
Hale Waihona Puke qVIIin qVIin
pIIin , TIIin (损失）
IIin
qV max I II
qVIIin
二级串联使工况范围变窄，性能曲线变陡
§7-1 离心压缩机的性能曲线
§7-3 旋转失速和喘振
二、喘振工况 1 喘振机理 流量减小－旋转失速－流动恶化－出口压力降低－管网气流回流－管网 压力等于出口压力－气流正向流－压缩级正常工作－管网压力升高－流 量下降－倒流－….. 如此周而复始，在整个系统中发生了周期性的轴向低频大振幅的气流振 荡现象，称为喘振。 喘振时压力速度变化
§7-2 压缩机与管网联合工作
（1）管网系统：压缩机后面压缩气体所经过的全部装置的总称。 （2）压缩气体经过管网时，要克服一系列阻力而产生压力损失（沿程和局部损 失） （3） 管网性能曲线：通过管网的气体流量与保证该流量通过管网所需压力之间 的关系曲线
§7-2 压缩机与管网联合工作
管网性能曲线与压缩机联合工作情况
喘振界限线
2 hpol KqVin
最小流量工作线
qV min qVs hpol / K
§7-3 旋转失速和喘振
4 防止喘振方法
（1）压缩机设计时加宽稳定工况区，喘振流量小于0.8设计流量 （2）在压缩机性能曲线上标注喘振线和防喘振线（1.05-1.1 喘振流量） （3）防喘放空 （4）防喘回流 （5）转动进口导叶、转动扩压器叶片及改变转速 （6）压缩机进口安置温度、流量监视仪表，出口安置压力监视仪表，报警停车
离心式冷水机组工作原理
离心式冷水机组工作原理
离心式冷水机组是一种通过离心力将冷凝剂压缩并将热量排出的系统。
以下是离心式冷水机组的主要工作原理：
1. 压缩机：离心式冷水机组使用离心式压缩机来压缩制冷剂。
制冷剂经过低压入口进入压缩机，然后被高速旋转的离心叶轮带动，形成离心力。
离心力将制冷剂压缩，并将其推送到高压出口。
2. 冷凝：高压制冷剂进入冷凝器，冷却，并放出热量。
冷凝器一般由多个管道组成，通过外界的冷却介质（通常是大气）吸收制冷剂释放的热量进行冷却。
在这个过程中，制冷剂会从气态转变为液态。
3. 膨胀阀：冷凝后的液体制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器，膨胀阀会控制制冷剂的流量。
膨胀阀使制冷剂的压力降低，从而造成温度的降低。
在蒸发器中，液态的制冷剂被蒸发为气体，吸收周围的热量。
4. 蒸发：通过蒸发过程，制冷剂从蒸发器中吸收热量，并将其转化为蒸汽。
蒸发器通常由多个管道组成，这些管道暴露在被冷却或被加热的介质中。
蒸发剂的蒸发从而引起系统的冷却作用。
5. 冷水循环：在离心式冷水机组中，制冷剂与水之间通过热交换进行热量的传递。
制冷剂经过蒸发器后，与水进行热交换，将水冷却。
冷却后的水通过循环泵送到需要冷却的设备或建筑
物中，并将热量带走。
通过以上的工作原理，离心式冷水机组能够提供冷却水源，广泛应用于空调系统、工业生产和制冷设备等领域。
离心式制冷压缩机的常见故障及处理方法
离心式制冷压缩机的常见故障及处理方法1.压缩机不运转或运转困难原因：供电故障、电机故障、控制回路故障、传动系统故障等。
处理方法：检查供电是否正常，检修电机、控制回路和传动系统，确保各部件正常工作。
2.压缩机运转时出现异常噪音原因：轴承磨损、传动系统松动、腔体内部积碳等。
处理方法：更换损坏的轴承，调整传动系统，清洗腔体内部附着物。
3.压缩机振动较大原因：传动系统不平衡、轴承松动、不平衡的叶轮等。
处理方法：调整传动系统，加固轴承连接处，平衡叶轮。
4.压缩机过热原因：过大的负载、冷却系统故障、压缩机内部的灰尘积聚等。
处理方法：检查负载是否过大，修复冷却系统，清洁压缩机内部。
5.压缩机漏油原因：密封件老化、损坏或接口松动、腔体内部油泵故障等。
处理方法：更换密封件，紧固接口，修复或更换油泵。
6.压缩机冷却不良原因：冷却系统堵塞、冷却效果差、冷却水循环故障等。
处理方法：清洗冷却系统，检查冷却水的循环情况，确保冷却效果正常。
7.压缩机过载原因：供电电压不稳定、冷却系统故障、管道阻塞等。
处理方法：稳定供电电压，修复冷却系统，清洁管道。
8.压缩机启动困难原因：电源故障、冷却系统故障、传动系统故障等。
处理方法：检查电源情况，修复冷却系统，调整传动系统，确保正常启动。
9.压缩机油泵故障原因：油泵磨损、堵塞或堵塞、加油泵不适当等。
处理方法：更换磨损的油泵，清洁堵塞的油泵，确保加油泵正常工作。
总结起来，离心式制冷压缩机的常见故障包括压缩机不运转、异常噪音、振动较大、过热、漏油、冷却不良、过载、启动困难和油泵故障等。
处理这些故障需要根据具体情况进行相应的检修、清洗、更换和调整等操作。
及时发现并解决这些故障，可保障离心式制冷压缩机的正常运行，并确保制冷系统的高效运作。
离心式压缩机 原理
离心式压缩机原理
离心式压缩机是一种常用的空气压缩机，它利用离心力将空气压缩，从而提高空气的压力和温度。
其工作原理如下：
1. 空气吸入：离心式压缩机通过一个入气口将空气吸入，空气随着转子的旋转进入离心式压缩机的轮盘。
2. 加速：空气被转子迅速旋转，离心力使得空气被从中心向外部推进，从而加速了空气的流动速度。
3. 压缩：随着空气流动速度的增加，空气被推至离心式压缩机的外围。
在外围，由于叶轮的不断压缩，空气的压力逐渐上升。
4. 出气：当空气达到所需的压力时，压缩后的空气通过排气管道被释放出来，并被送入用途。
需要注意的是，离心式压缩机的压缩过程是连续不断的。
通过不断的旋转和压缩，离心式压缩机可以提供持续的高压空气。
离心式压缩机的主要优点是结构简单、体积小、重量轻、维护方便，并且具有较高的压缩比和较小的功率损失。
因此，离心式压缩机被广泛应用于空气压缩、空调、制冷等各个领域。
离心式制冷压缩机结构
离心式制冷压缩机结构首先，离心式制冷压缩机的进气口是从外部吸入制冷剂的通道。
制冷剂经过进气口进入离心轮。
离心轮是离心式制冷压缩机的关键组成部分。
它由一个或多个叶片组成，固定在驱动轴上。
当驱动轴旋转时，离心轮叶片受到离心力的作用，从而产生高速旋转。
制冷剂被离心力推到离心轮外缘。
接下来，制冷剂通过扩压器进入压缩室。
扩压器的作用是将制冷剂的压力降低，从而使其状态发生变化。
在压缩室内，制冷剂被进一步压缩，温度也随之升高。
然后，压缩后的高温高压制冷剂通过出气口排出。
出气口通向冷凝器，将制冷剂释放出来，并在此过程中散热。
散热器是一个类似于散热片的装置，通过自然对流或强制对流实现散热。
散热后的制冷剂再次进入进气口循环。
最后，离心式制冷压缩机由电机驱动。
电机通过驱动轴带动离心轮的旋转，从而使制冷剂被压缩。
离心式制冷压缩机的工作原理是靠离心力将制冷剂压缩。
当制冷剂进入离心轮后，受到离心力的作用而产生高速旋转。
离心轮旋转时会改变制冷剂的动能和压力。
制冷剂经过扩压器进入压缩室，受到进一步压缩。
压缩后的高温高压制冷剂通过出气口排出，再经过冷凝器散热后再次进入进气口循环。
总之，离心式制冷压缩机是一种结构简单、运行稳定的制冷压缩机。
它具有高效率、低噪音等优点，在各种制冷设备中得到广泛应用。
离心式制冷压缩机的结构包括进气口、离心轮、扩压器、压缩室、出气口、散热器和电机。
通过离心力将制冷剂压缩，实现制冷效果。
离心式制冷工作原理
离心式制冷工作原理
离心式制冷是一种常见的制冷技术，它基于逆向卡诺循环原理，通过离心压缩机将气体压缩并传递给冷凝器，进而冷却并转化为液体状态。
其工作原理可以简述如下：
1. 压缩过程：离心压缩机将低温低压的制冷剂气体吸入，并通过离心力的作用将其压缩成高温高压气体。
2. 冷凝过程：高温高压气体进入冷凝器，与外界环境中的低温介质（通常是空气或水）接触，通过热交换的方式，将热量释放给环境，使气体冷却并转化为液体。
3. 膨胀过程：液体制冷剂通过节流装置（通常是膨胀阀或毛细管）进入蒸发器，压力急剧降低，使制冷剂蒸发，并吸收外界环境中的热量，从而使蒸发器内部温度降低。
4. 蒸发过程：制冷剂从液体状态转化为气体状态，吸收了周围环境的热量后，气体被离心压缩机再次吸入，并开始循环。
通过不断循环执行以上过程，离心式制冷系统可以实现持续的制冷效果。
需要注意的是，离心式制冷系统中的离心压缩机起到了至关重要的作用，它将气体压缩的同时也为制冷系统提供了动力。
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2
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提高气体静压，克服阻力损失。 （圆周速度增加与相对速度减小）
气体增加的速度能
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2s 1
dp
KV KV 1
RT1
p2S p1
KV
1
• 多变压缩
mV 1
wts
2 1
dp
mV mV
1
RT1
p2S p1
mV
1
（7-12） （7-15）
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7.1.2 典型结构及主要部件的作用原理
• 离心式压缩机使用于不同的制冷剂和蒸发温度时，其缸数、 段数(按中间冷却器分段)和级数相差很大，总体结构上也 有差异，但组成部件不会改变，各部件的原理也相同。
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1．转子组成
• 可以转动的部件统称为转子。
2
34 298 306 85
4
729
15 21
171 365 743 1069 49 68 2501
5 30 10
1 198 504 70
2 36 856
5
4
1 15 390 176
591
斜盘型压缩机Swash plate type compressor
90
1
91
离心式压缩机
centrifugal/turbo/turbine
•叶轮入口 压缩机原理——2016年春季——13制冷空调
•叶轮出16口
7.2.2 气体流动的基本方程
• 连续方程
• 气体流经压缩机任意截面的质量流量相等。
•
叶轮出口的连续方程： qm 2r 流量系数
2 叶片出口阻塞系数
2qV 2
2r
c2r u2
2
b2 D2
2r
2
(
60
• 吸气量为0.0315m3/s • 转速为180090000r/min • 吸气温度通常在10 100℃ • 吸气压力为14700kPa • 排气压力小于2MPa • 压力比在230之间 • 几乎所有制冷剂都可采用。
P225 表7-1
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2．固定元件组成
• 吸气室 使气体在进入叶轮之前形成一个负压，以便将气 体均匀地引入叶轮，以减少进口损失。
• 进口导叶 空调用压缩机在叶轮之前装有进口导叶，若改 变其角度即可改变进入叶轮流量的大小，达到调节制冷量 的目的。
• 扩压器 无叶和有叶两种。无叶扩压器是由两侧隔板组成 的环行通道，随着径向距离的增大，截面通道面积也随之 增加，使从叶轮出口出来的高速气体速度逐渐减慢，压力 得到提高；有叶扩压器是在流道中装有叶片，在同样直径 下，流道面积增加更多，因而气流速度减小更快，压力增 加更多。
• 除上述外，压缩机还有其它一些部件。如：减少气体从叶 轮出口倒流到叶轮入口的轮盖密封；减少级间漏气的轴套 密封；开启式机组还有轴端密封；减少轴向推力的平衡盘； 承受转子剩余轴向推力的推力轴承及径向轴承等。
• 为了使压缩机持续、安全和高效地运行，还设置一些辅助 设备和系统，如增速器、联轴器、润滑系统、冷却系统、 自动控制、监测及安全保护系统等。
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B）多级压缩机
对于多级离心式 制冷压缩机，则利 用弯道和回流器再 将气体引入下一级 叶轮进行压缩。
下一级
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14
• 叶轮 0-0——2-2
• 扩压器 3-3——4-4
• 弯道 4-4——5-5
• 回流器 5-5——6-6
• 吸气室 in-in——0-0
10 17 15
2 48 396 260
9
1 758
compressor
全封闭压缩机hermetic compressor 闭 式 压 缩 机 Closed compressor 合计•2019/9/15
4
2 82 206
23 51 149 162 46
435
74 712 470 63
7 1328
35 471 2881 6680 4588 282 222 •2
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7-1 概述
离心式制冷压缩机特点及应用场合
• 离心式制冷压缩机是速度型压缩机, 靠高速旋转的叶轮对气体做功，以 提高气体的压力。
第七章 离心式制冷压缩机
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1
压缩机分类
特灵 开利 约克 谷轮 大金 日立 三菱 丹佛斯 比泽尔 合计
容积式压缩机positive displacement compressor
36 92 10 223 1354 2668 1850 82 107 6422
往复式压缩机 reciprocating compressor
7 15
7 41 154 31 19
2 276
回 旋 式 压 缩 机 rotary compressor
2 21
9 437 568 414
8
1 1460
滚子式压缩机roller-type compressor 涡旋式压缩机scroll compressor 螺杆式压缩机screw compressor 叶片式压缩机vane-type compressor
eq 6 7
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（2）分离损失h•sh hsep
• 主要由扩压和冲击引起的分离而产生。
– 冲击：
冲击引起的分离损失是在工况改变时出现的。 当压缩机在设计工况运行时，叶轮进口处的相对 速度是沿着叶片进口处的切线方向流动的； 当流量增加或减少时，相对速度就与叶片进口处 切线方向不一致而产生分离损失， 特别在流量减少到一定程度时．分离占据了整个 通道而出现“喘振”现象。
• 在叶轮中获得高速，再在环行通道 (即扩压器和蜗室2)将速度动能变为 压力位能，从而提高气体的压力。
• 气体每经过一级叶轮和扩压器所能 升高的压力是有限的．当压力比大 时，需采用多级压缩。
• 分子最大的制冷剂(如氟利昂)．气 体常数R和等墒指数k值小，能达到 较高的单级压力比，可采用较低的 叶轮圆周速度和铸铝合金的叶轮。
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冲击损失
•参见p234图7-10速度三角形
• i=o
β1A
• i＞o
• i＜o
i＝o时，仅在叶片出口的非工作面引起很小的分离
i＞o时，在叶片非工作面引起较强的分离，且有扩大趋势。 当流量小到一定程度时，会使整个通道引起分离，出现喘振。
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离心式压缩机的工作原理
A）单级压缩机
依靠高速旋转的叶轮 对气体做功，以提高气 体的压力，叶轮进口处 形成低压，气体由吸气 管不断吸入，蜗壳处形 成高压，最后引出压缩 机外，完成吸气—压 缩—排气过程。
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• 对于分子量小的制冷剂(如氨)，因 其R和k值大，故单级压力比较小， 通常采用钢叶轮。
图7-1 p225
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特点
• 外形尺寸小，质量轻，占地面积小。(在相同制冷量时) • 运转时剩余惯性力小，振动小，基础简单。 • 磨损零件少，连续运转周期长，维修费用低，使用寿命长。 • 容易实现多级压缩和多种蒸发温度，在用中间抽气时压缩机能得 • 到较好的中间冷却，减少功耗。 • 在工作的制冷剂中混入的润滑油极少. • 压缩机运行自动化程度高，制冷量自动调节，节能效果较好。 • 对大型制冷机，若用经济性高的工业汽轮机直接拖动，实现变转
21
7.2.4 级内气体流动的能量损失
•
损失
p232
– 内部损失：即流动损失。
hhyd
• 摩擦损失 hfric
• 分离损失
• 二次流损失
• 尾迹损失
– 外部损失： • 泄漏损失 • 轮阻损失
以下主要讨论内部损失。
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• （1）摩擦损失： hfric
h fri
流体具有粘性所产生的损失
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（2）分离损失h•sh hsep
• 主要由扩压和冲击引起的分离而产生。
– 扩压：气体流过压缩机流道时除吸气室外，其它元件 主要是扩压过程。如果扩压度过大，通道面积突然变 化，通道急转弯等，则在边界层引起气体分离．产生 旋涡，导致较大的分离损失。用扩压角限制叶道的扩 压度。