Классификация и области применения холодильных компрессоров

Холодильные компрессоры

Содержание

1 КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
холодильных КОМПРЕССОРОВ....................................... 3

2 ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ............................................... 8

2.1 Классификация поршневых компрессоров................... 8

2.2 Устройство и принцип действия поршневых
компрессоров....................................................................... 10

3 РОТАЦИОННЫЕ КОМПРЕССОРЫ........................................... 12

3.1 Ротационный компрессор с катящимся ротором......... 12

3.2 Ротационный компрессор с вращающимся ротором... 13

4 СПИРАЛЬНЫЕ КОМПРЕССОРЫ.............................................. 14

5 ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ.................................................. 16

6 ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ КОМПРЕССОРЫ........................................ 18

Контрольные вопросы......................................................... 20

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ холодильных КОМПРЕССОРОВ

Обычные паровые компрессионные холодильные системы состоят из нескольких основных компонентов, таких как: компрессор, конденсатор, расширительное устройство, испаритель и дополнительных, таких как, например: фильтры-осушители, отделители масла, регуляторы давления и др.

Компрессор - наиболее важный и часто наиболее дорогой компонент парокомпрессионной холодильной системы. Компрессор выполняет две основные функции в процессе циркуляции холодильного агента.

Функция 1. Компрессор непрерывно откачивает пары хладагента из испарителя, поддерживая низкое давление и низкую температуру кипения в испарителе.

Функция 2. Компрессор нагнетает газообразный холодильный агент с высокой температурой и давлением в конденсатор, где газ отдает тепло в окружающую среду (воздух или воду) и переходит в жидкое состояние.

Компрессор в значительной степени определяет эффективность холодильной машины.

Условия работы холодильных компрессоров отличаются от условий работы общепромышленных (машин общего назначения), в том числе воздушных, и характеризуются следующими особенностями:

ü из-за изменения внешних условий работы холодильной машины компрессор работает в широком диапазоне изменения давлений нагнетания и всасывания и большой разности этих давлений;

ü многие хладагенты (например, фреоны) легко растворяются в смазочном масле, что заметно влияет на рабочие процессы в холодильном компрессоре (работающем со смазкой) и, как правило, снижает надежность подшипниковых узлов;

ü всасываемый в компрессор пар имеет низкую температуру и может содержать неиспарившиеся капли жидкости;

ü рабочие процессы поршневого компрессора могут сопровождаться периодической конденсацией некоторого количества хладагента на внутренних стенках цилиндра с последующим его испарением;

ü многие хладагенты (например, фреоны) легко проникают не только через разъемы, но и через поры чугунных отливок, в то же время утечки хладагента в атмосферу, как и подсос воздуха в компрессор, совершенно недопустимы;

ü компрессоры холодильных машин работают с хладагентами, имеющими большой диапазон изменения физических и химических свойств: плотности, вязкости, текучести, химической стойкости и химической активности.

По принципу действия компрессоры делятся на два класса (рис. 1):

1) компрессоры объемного принципа действия (объемные компрессоры). Рабочие органы машин этого класса всасывают определенный объем хладагента, сжимают его благодаря уменьшению замкнутого объема и затем перемещают (нагнетают) в камеру нагнетания. Это машины дискретного действия, рабочие процессы в которых совершаются строго последовательно, повторяясь циклически. Объемные компрессоры условно можно также назвать машинами статического действия, поскольку перемещение хладагента в процессе сжатия в них совершается сравнительно медленно. К этому классу относятся поршневые, винтовые, ротационные (с катящимся ротором и пластинчатые или с вращающимся ротором) и спиральные;

Рисунок 1 – Классификация компрессоров

2) компрессоры динамического принципа действия (динамические компрессоры). В этих машинах хладагент непрерывно перемещается через проточную часть компрессора, при этом кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную. Плотность в потоке хладагента постепенно повышается от входа в машину к выходу. Это машины непрерывного действия. К этому классу относятся центробежные и осевые компрессоры.

Важная особенность компрессоров объемного принципа действия – возможность их работы на любых хладагентах без изменения конструкции. Эти компрессоры работают, как правило, при наличии масла в рабочем пространстве. Определяющая особенность компрессоров динамического принципа действия – полное отсутствие масла в рабочем пространстве, так как они работают на хладагенте, не содержащем масла.

Компрессоры разделяют по холодопроизводительности при так называемых расчетных условиях (t_о = -15°С, t_к = 30°С) на три группы (табл. 1).

Таблица 1 – Классификация холодильных компрессоров по холодопроизводительности

Наименование группы	Холодопроизводительность Qо, кВт	Мощность N, кВт
Малые	<9,3	< 5
Средние	9,3-58,0	5 - 20
Крупные	> 58,0	> 20

Компрессоры также различают по диапазону температур кипения хладагента:

ü высокотемпературные – выше -10°С;

ü среднетемпературные – от -10 до -25°С;

ü низкотемпературные – ниже -25°С.

Наиболее распространены в пищевой промышленности поршневые компрессоры, обеспечивающие холодопроизводительность до 250 кВт.

Кроме того, холодильные компрессоры различают:

ü по виду хладагента (аммиачные, фреоновые и т.д.);

ü по расположению электродвигателя относительно компрессора (по степени герметичности) – сальниковые (рис. 2, а), бессальниковые (рис. 2, б) и герметичные (рис. 2, в).

Главной особенностью открытых (сальниковых) компрессоров является то, что механизм сжатия и двигатель для его привода находятся в отдельных корпусах. Они соединяются через муфту или с помощью ременной передачи. Мощность таких компрессоров может быть как малая, например, используемых в автомобильных кондиционерах, так компрессоры могут быть и крупные применяемые, например, на мясокомбинатах и молочных заводах.

а

б

в

Рисунок 2 – Разновидности компрессоров по степени герметичности

Корпус полугерметичного (бессальникового) компрессора не закрыт герметически, что обеспечивает доступ к внутренним частям. Они ремонтопригодны. Данный тип компрессора более дорогой. Клиент платит за возможность ремонта компрессора. По холодопроизводительности и мощности такие компрессоры относятся к средней группе.

Корпус герметичных компрессоров – это целостная, герметичная оболочка не предвидящая возможности открытия для доступа к внутренним частям; нет возможности ремонтировать компрессор в случае поломки. Обычно этот компрессор более дешевый по сравнению с компрессорами других конструкций и их мощность не превышает 50 л.с.

Надежность сохранения хладагента в компрессоре зависит от степени герметизации компрессора.

Наиболее подвержены утечкам хладагента компрессоры открытого типа, имеющие сальники и разъемные части корпуса. Самое уязвимое для утечки хладагента место выхода вала из корпуса уплотняют сложными по устройству сальниками, однако и они недостаточно надежны. Кроме того, надежность сальников значительно снижается с увеличением частоты вращения вала.

Учитывая практически неизбежные утечки хладагента, холодильники с компрессорами открытого типа заполняют несколько большим количеством хладагента, чем требуется для работы компрессора, и в процессе эксплуатации периодически его пополняют.

Лучшая герметизация обеспечивается у полугерметичных компрессоров. Двигатель таких компрессоров заключен в кожух, который прикреплен болтами к корпусу компрессора. При такой компоновке двигателя отпадает надобность в сальнике. Герметизация плоскостей разъема кожуха двигателя с корпусом компрессора обеспечивается тщательной их обработкой, а также применением уплотнительных прокладок.

Наиболее надежная герметизация у герметичных компрессоров.

На основе технико-экономического анализа установлены наиболее целесообразные области применения основных типов холодильных компрессоров. Границы этих областей в перспективе могут быть в большей или меньшей степени сдвинуты в результате выполнения работ по развитию конструкций компрессоров, а также вследствие возможного изменения ряда экономических параметров.

Характеристики компрессора влияют на эффективность холодильных машин в целом, в том числе на энергетические показатели, надежность и долговечность, уровень приведенных затрат. В связи с этим важно определять наиболее перспективные направления совершенствования конструкций компрессоров.

К холодильным компрессорам предъявляют высокие требования, вытекающие из их роли и условий работы в составе холодильной машины. Основные из них следующие:

ü высокая надежность и достаточный ресурс работы основных узлов и компрессора в целом, обеспечивающего заданные режимы работы холодильной машины;

ü высокая энергетическая эффективность в широком диапазоне изменения параметров работы компрессора – перепада и степени повышения давлений, а также холодопроизводительности;

ü возможность полной автоматизации работы компрессора и надежная эксплуатация его без обслуживающего персонала;

ü высокая степень герметизации;

ü низкие скорости движения пара в клапанах и трактах компрессоров;

ü технологичность конструкций, высокая степень унификации деталей и узлов компрессора, доступность материалов для их изготовления, малая материалоемкость;

ü низкий уровень шума и механической вибрации.

Выбор того или иного типа компрессора зависит от условий работы, требуемой холодопроизводительности и свойств холодильного агента. Научно обоснованный выбор осуществляют только на основе технико-экономического расчета.