制冷压缩机现状以及未来发展趋势的展望

制冷压缩机现状以及未来发展趋势的展望

王充摘要：某种意义上，制冷系统的设计与匹配就是将压缩机的能力体现出来。制冷压缩机是制冷系统的核心，制冷压缩机的功能和特征对制冷系统的功能和特征具有决定作用，提高制冷系统效率的最直接有效手段是提高压缩机的效率，它将带来系统能耗的显著降低。为了使制冷系统功能和特征更加优化，世界各国制冷行业无不加大对制冷压缩机的研究，使制冷压缩机的新动向和新成果不断涌现。

关键词：制冷压缩机发展现状前景展望

正文：

压缩机现状

离心式：目前高速离心式压缩机主要应用于大流量制冷系统中，压缩机的效率与流量和运行条件密切相关。由于只有两到三个活动部件，所以运行性能更可靠,在部分载荷工作时还可以调节转速。在这些大型系统中，与螺杆式、涡旋式和回转式压缩机相比，尺寸小、重量轻,效率高。

活塞式：活塞式制冷压缩机历史悠久、技术成熟、型号与规格齐全，期以来广泛应用于制冷空调行业。在工商应用领域，活塞式制冷压缩机在工艺冷却设备、与食品相关的制冷和冷库链中也有广泛应用。活塞式制冷压缩机结构复杂、零部件较多，制冷剂气体吸入和排出呈间歇性，易引起气柱及管道振动，且与其他回转式压缩机相比，其体积较大、维护费用相对较高、成本优势低。

目前的发展方向

活塞式

变频（变速）技术

变频（变速）技术具有温度控制精度高、能量调节范围大、部分负荷效率高等优点。可以有效克服定速活塞式制冷压缩机在舒适性、部分负荷能效以及部分负荷时汽缸不断启停性能等方面的不足。在制冷空调系统中采用变频器实现变速控制成为制冷压缩机的热点技术领域，多级压缩技术

多级压缩技术

多级压缩是将气体的压缩过程分在若干级中进行，并在每级压缩后将气体导入中间冷却器进行冷却。

吸气喷液技术

高冷凝温度或低蒸发温度运行工况下，制冷压缩机排气温度通常会比较高，高排气温度会引起压缩机效率和可靠性降低。为了能使压缩机在要求的工况下正常工作，采用喷液冷却的方法，将制冷剂直接喷入活塞式制冷压缩机的吸气管或者吸气腔，可以有效降低压缩机的排气温度。

降噪技术

活塞式制冷压缩机的噪声发生源涉及泵体结构、轴承、气流压力脉动、电机电磁力、壳体刚性等诸多方面。机械系统、流体系统、电磁系统3类助振力的弱化和压缩机结构的优化设计是压缩机低噪声化的主要研究方向。

离心式

新轴承

在最近的压缩机设计中,采用了新型轴承———磁力轴承。这种轴承有很好的动力学特性,一个显著的优点就是,在转子转动前、转动中和停转时,轴及轴上部件都处于悬浮状态,和轴承没有直接接触,这样转子可以在允许的任意转速下工作。采用这种轴承以后,小型低流量高速离心压缩机的优点就能体现出来。

无润滑油

目前空调用离心式制冷压缩机的轴承以及增速齿轮部件等都离不开润滑系统。为此,要在系统中设置油泵、油泵电机、油冷却器、油过滤器、油加速器、调节系统以及油管、油压表等,这大大增加了制冷系统的复杂性和总重量,而且润滑油的存在会明显降低制冷剂的性能。

叶轮设计理论

在离心式压缩机级中其流道形状比较复杂,并存在气流中的摩擦和边界层,气体参数如速度、压力、温度及密度不仅沿流道变化,而且在任一截面上各点参数大小也是变化的,即级中气体是三元流动。此外,由于叶轮具有有限的叶片数,在空间的任一点上,气体参数周期地随时间而变化,是一个非定常流动。当气体的流动为三元非定常流动时,研究它是非常复杂的,在工程分析时需作一些假设。首先,认为气体参数在任一截面上可用一平均值表示,作为一元流动处理。其次,认为气体的流动是不随时间而变化的定常流动。实践证明,把流动视作一元定常流动基本符合工程上的要求。为了进一步提高压缩机的效率,现代叶轮的设计均采

用三元流动理论。

高转速

在众多的制冷循环系统中,蒸气压缩制冷循环系统无疑是一个很好的选择。作为蒸气压缩制冷循环的关键部件之一的压缩机，选用离心式更能充分利用机载电源的频率高于地面正常值这一特性。在设计离心式压缩机时,将已有的离心式压缩机计原则和方法应用于航空环境控制系统,由于运行环境与地面不同(制冷量比较小、冷凝温度比较高、蒸发温度也比较高),压缩机工作状态变为低流量、高压比，压缩机的效率、体积和重量等性能很难同时满足要求。为了保证压缩机的效率,必须使压缩机高转速运行，必须使压缩机高转速运行。所以低流量、高转速离心式压缩机性能研究是提升压缩机性能中的一项关键技术

高转速离心式压缩机在制冷系统中有着重要的应用价值和广阔的应用前景。采用三元流动理论进行叶片设计,无润滑的磁力轴承,再参考一系列节能改造措施,必然能将这种高转速、低流量离心式压缩机成功引入制冷循环系统。

结束语：目前我国已经形成了较完善的制冷压缩机标准体系，相关的测试评价方法也与国际先进标准接轨。但是，随着国家对节能性，环保性，安全可靠以及可持续发展等主题的不断深入，制冷压缩机产品的相关技术标准还需进一步完善。

参考文献：

《高转速离心式制冷压缩机研究现状及前景》于志强《国产螺杆式制冷压缩机的现状及发展动向》于国先《活塞式制冷压缩机技术现状及发展趋势》邱传惠《浅谈世界制冷压缩机现状及发展趋势》周卫东《制冷压缩机标准发展现状及趋势》史敏