23 Спиральные компрессоры

С пиральные компрессоры относятся к одновальным машинам объемного принципа действия. Как известно, машины такого принципа действия обратимы, т.е. могут работать практически без изменения конструкции , и как компрессоры , и как моторы (детандеры или расширители.

Идея такой машины известна более ста лет, но реализовать ее и довести до промышленного производства и широкого применения удалось только в 80-е годы ХХ века. Причина та же, что и при разработке винтовых компрессоров не было достаточно точного оборудования для изготовления такой формы детали, как спирали. В настоящее время в холодильной технике спиральные компрессоры используют в бытовых и транспортных кондиционерах, тепловых насосах, холодильных машинах малой и средней мощности до 50 кВт. Но расчеты показывают, что холодильную мощность спиральных компрессоров можно увеличить до 100 и более кВт по мере совершенствования их конструкции и технологии изготовления.

Конструкция спирального компрессора и принцип его работы

На рисунке показан чертеж сальникового спирального компрессора маслозаполненного типа. Основные детали спирального компрессора следующие: вал 1 с эксцентриком 6 , оси которых должны быть строго параллельны и расположены на расстоянии эксцентриситета . Вал вращается в двух опорных подшипниках 7 и 4, находящихся на одной оси. Вместе с валом 1 вращается и эксцентрик 6 вокруг оси вала.

Рисунок – Продольный разрез спирального компрессора:

1-вал компрессора; 2-сальник; 3-передняя крышка; 4,7,8-подшипники; 5-противовес; 6-эксцентрик; 9-шарик противоповоротного устройства; 10-подвижная спираль (ПСП); 11-неподвижная спираль (НСП); 12-корпус компрессора; 13-задняя крышка; 14-ограничитель клапана; 15- подгоночное кольцо. Рисунок – Принцип работы спирального компрессора

Таким образом, теоретическая объемная производительность ступени СПК определяется объемом двух первых 1 и 1’ ячеек всасывания и частотой вращения вала компрессора:

24 Винтовые компрессоры относятся к компрессорам объемного принципа действия. Рабочим органом винтовых компрессоров являются роторы или винты.

В винтовых компрессорах отсутствуют всасывающий и нагнетательный клапаны. Всасывающее окно расположено в верхней части передней крышки компрессора. Нагнетательное окно расположено в нижней части задней торцевой поверхности корпуса. Таким образом окна расположены как бы диагонально по отношению к ротору.

О собенностью винтового компрессора является возможность плавного регулирования объемной производительности от 100 до10% c помощью золотника. Золотник находится в нижней части корпуса компрессора под винтами. Основная поверхность золотника – цилиндрическая. Верхняя часть золотника повторяет профиль внутренней поверхности корпуса. Золотник, перемещаясь параллельно оси роторов, уменьшает или увеличивает объем полости сжатия. Рабочий цикл винтового компрессора состоит из четырех процессов: всасывания, перемещения (без изменения внутреннего объема), сжатия и нагнетания Диаграмма холодильной машины с винтовым компрессором несколько отличается от диаграммы с поршневым компрессором

Теоретическая объемная производительность компрессора:

Где, – максимальный объем парной полости;

– коэффициент использования парной полости; – количество парных полостей; – частота вращения ведущего ротора.

Действительная объемная производительность компрессора определяется по формуле:

,

-коэффициент подачи, который можно определить по формуле:

Где – балластный холодильный агент в зазорах между ротором и корпусом.

– коэффициент, учитывающий утечки холодильного агента через неплотности.

– коэффициент, учитывающий балластное масло в зазорах.

– коэффициент, учитывающий утечки масла в зазорах.

– прочие объемные потери.

Массовый расход холодильного агента: Холодопроизводительность компрессора: , (Вт) Удельная работа цикла: Индикаторная мощность компрессора: В винтовых компрессорах Эффективную мощность компрессора можно определить по формуле: , Вт где – механический коэффициент полезного действия. Электрическая мощность компрессора: Вт Холодильный коэффициент определяется следующим образом: эффективный холодильный коэффициент, электрический холодильный коэффициент.

25 Ротационные компрессоры Ротационные компрессоры относятся к компрессорам объемного принципа действия. Основными рабочими органами таких компрессоров являются роторы. Существует большое количество конструкций ротационных компрессоров. Однако в холодильных машинах нашли применение только две конструкции: многопластинчатые и компрессоры с катящимся ротором (однопластинчатые).

Многопластинчатые ротационные компрессоры Компрессор состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого расположен эксцентриковый ротор. В роторе по всему диаметру прорезаны пазы. В каждый паз вставлена пластина. В тихоходных компрессорах пластины прижимаются к корпусу цилиндра с помощью пружин , установленных в пазы. В современных быстроходных компрессорах пружины отсутствуют. В компрессоре отсутствуют всасывающие и нагнетательные клапаны. Вместо них имеются всасывающие и нагнетательные окна. Конструктивные схемы пластинчатых ротационных компрессоров показаны на рисунке 37. В однокамерном ротационном компрессоре за один оборот ротора в каждой ячейке совершается один рабочий цикл, а в двухкамерном – два рабочих цикла.

Х олодильные пластинчатые компрессоры работают при подаче небольшого количества смазки в цилиндр (капельной смазки) для уменьшения работы трения пластин. Однако в последнее время появились ротационные компрессоры с подачей масла в ячейки сжатия в значительных количествах – не только для смазывания, но и для уплотнения щелей и охлаждения рабочего вещества. Это маслозаполненые ротационные компрессоры. При работе на R12, R502 и на R22 их холодопроизводительность в режиме кондиционирования воздуха достигает 20-25 кВт. В последнее время такие компрессоры стали широко применять в кондиционерах, особенно в транспортных.

Р исунок Конструктивные схемы пластинчатых ротационных компрессоров: а-однокамерного; б-двухкамерного.

Рисунок – Поперечное сечение многопластинчатого ротационного компрессора (основные элементы конструкции) Объемные и энергетические показатели ротационных многопластинчатых компрессоров

Т еоретическая объемная производительность компрессора: Где, – максимальный объем ячейки между пластинами; – количество ячеек; – частота вращения ротора; Действительная объемная производительность определяется по формуле:

Коэффициент подачи компрессора можно определить по диаграмме

Рисунок Определение коэффициента подачи компрессора

Массовая производительность компрессора:

– удельный объем всасываемого пара; Холодопроизводительность компрессора: Теоретическая мощность компрессора определяется по формуле: Индикаторная мощность: ,Вт ходной патрубок второй секции, который также расположен в нижней части корпуса. Эффективная мощность компрессора: Где механический КПД.

Электрическая мощность компрессора: Эффективный холодильный коэффициент для сальниковых компрессоров: , Электрический холодильный коэффициент для бессальниковых: , Ротационные компрессоры с катящимся ротором (однопластинчатые ротационные компрессоры) Компрессор состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого расположен эксцентриковый вал, на валу свободно насажен ротор (Рисунок 40).

Р исунок – Схематичные разрезы компрессора с катящимся ротором 1-внутренняя поверхность цилиндра, 2-эксцентриковый вал; 3-ротор; 4-нагнетательный клапан; 5-пластина; 6-пружина; 7-всасывающее окно. К ротору прижимается одна разделительная пластина с помощью пружины. Пластина перемещается в пазу корпуса. С одной стороны пластины расположено всасывающее окно без клапана, а с другой стороны нагнетательное окно с клапаном. Объемные и энергетические характеристики Теоретическая объемная производительность компрессора: где – максимальный внутренний объем. , м Далее расчет проводится аналогично приведенному в разделе “Ротационные многопластинчатые компрессоры”.