第3章-离心压缩机..

ωc,th称之为叶轮的理论能量头。
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第四节 离心式制冷压缩机
一般离心式制冷压缩机气流均沿轴向进入叶轮，即在叶轮进 口处气体流速在圆周切线方向的投影为0，因此：
wc ,th
cu 2 2 2 cu 2u2 u 2 u 2u 2 u2
Ψu2－叶轮出口处气流切线分速度系数。 可见，离心式压缩机产生的理论能量头只与叶轮外缘圆周速
下降越多。 喘振点S： 在该工况点气体获 得的能量头最大。 喘振： 由于冷凝压力升高导致离心式 压缩机排气口气体来回倒流撞击 现象称之为喘振。
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最大流量点 工作范围
离心式压缩机的设计转速特性
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离心式压缩机发生喘振的危害
造成周期性的噪声增大和振动； 高温气体倒流充入压缩机将引起压缩机壳体和轴承温度升高。如不
离心式制冷压缩机对最小制冷量的要求
受加工工艺的限制，叶轮直径一般不宜小于200～250mm)。此外，离心 式压缩机转速很高。因此，其排气量很大，即使采用单位容积制冷能力小的 制冷剂，单级容量也不宜小于500kW。 (适用于大型制冷装置，如中央空调、大型冷库、石化工业等)
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第四节 离心式制冷压缩机
第四节
离心式制冷压缩机
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离心式制冷压缩机的优点：

制冷能力大，大型离心式制冷压缩机的效率接近现代大型立式
活塞式制冷压缩机；(适用于大型中央空调系统及石化工业使用)
结构紧凑，质量轻，比同等制冷能力的活塞式制冷压缩机轻
80～90％，占地面积越减少一半；
没有磨损部件，工作可靠，维护费用低； 运行平稳，噪声低。并且运行时制冷剂不与润滑油混合。
w
wc ,th
ad
式中：离心式制冷压缩机的绝热效率，一般为0.7~0.8。 可见，气体被压缩时实际所需要的能量头与运行工况及制冷 剂的性质有关。即使在同一工况下，不同制冷剂所需的能量头也不 同。 一般说来，气体分子量越大，所需能量头反而小。(见课本P72)
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(因而在蒸发器及冷凝器的换热表面不形成油膜，换热性能好)
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离心式制冷压缩机的优点：

能够合理的利用能源。
大型制冷压缩机的耗电量巨大。为减少发电设备、电动机及 能量转换过程中的各种损失，对大型离心式制冷压缩机可用蒸气 轮机或燃气轮机直接驱动，还可再配以吸收式制冷机，实现能量 的梯级利用或冷、热、电联产。 离心式制冷压缩机的局限：
度及流动情况有关，而与制冷剂性质无关。
(2) 离心式制冷压缩机气体被压缩所需要的能量头
在理想条件下，需要的能量头等于压缩机的理论功耗，即：
wc,th＝h2－h1
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在实际的压缩过程中，由于摩擦及气体的吸热，气体压缩所 需要的能量头大于压缩机的理论耗功量，即：
(3)叶轮外缘圆周速度和最小制冷量 由于各种能量损失，气态制冷剂所获得的能量头恒小于理 论能量头，即：
w' h wc,th h u 2u2 u2
2
2
式中 ηh－水力效率；φ－压力系数。
可见， 叶轮外缘圆周速度越大，气体获得的能量头越大。但
受叶轮材料强度的限制，u2不宜大于275m/s。 受流动阻力的制约，马赫数Mu2也不宜太大，一般取1.3~1.5。
动量矩之差，即：
[M ] M r cu 2r2 M r cu1r1 M r cu 2 r2 cu1r1
则每秒叶轮传给气态制冷剂的功为[M]ω，每千克气体所获 得的功量为：
c ,th
M c
Mr
u2 2
r cu1r1 cu 2u2 cu1u1
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气流在叶轮中的复合运动(速度为c)，由两个分运动合成：
气体沿叶片所形成的流道流过叶轮，其速度称为相对速度v。 气体随叶轮一起旋转，其速度称之为圆周速度u。
u2 r2 根据速度三角形 c u v
分别计算进出口气体的速 度，再计算它们在切线方 向的分量：
对于材料强度、加工精度及制造质量均要求较高； 更适合大型或特殊用途的场合，小型机效率较低。
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一、离心式压缩机的构造
1、离心式制冷压缩机的分类
单级离心式压缩机；(主轴上设一个叶轮) 多级离心式压缩机。(主轴上设多个叶轮)
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叶轮入口处 叶轮出口处
u1 r1
cu1 ,
cu 2
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叶轮中进出口速度三角形
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假设通过叶轮的制冷剂流量为Mr kg/s，则进出口气流对叶轮 的动量矩分别为：
M r cu1r1 ,
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
M r cu 2r2
根据动量矩原理，外力矩[M]应等于单位时间内叶轮进出口
三、离心式压缩机的特性 (1) 离心式压缩机的特性曲线
喘振点
设计转速特性曲线
在设计点转速下离心式 压缩机的特性曲线。
依次递增
效率最高点 (设计点)
离心式压缩机的特性
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(2) 离心式压缩机的设计转速特性 设计点D： 在该工况点压缩机
喘振点 设计点
效率最高，偏离此点越远，效率
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离心式制冷压缩机对制冷剂的要求
为减少叶轮级数，简化离心式压缩机构造，要求气体的能量头较小。因 此，离心式压缩机较多采用分子量大的制冷剂，如R125、R134a等。
离心式压缩机对转速的要求
为获得足够的叶轮外缘圆周速度，要求叶轮转速较高；并且直径越小， 转速要求越高，一般在5000~15000r/min。
2、单级离心式压缩机的构造
(多级见flash3-17)
扩压器
正视图
涡室
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侧视图
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二、离心式压缩机的工作原理 (1) 叶轮的压气作用 离心式压缩机依靠叶轮 旋转产生的离心力作用，将 吸入的低压气体压缩成高压 状态。
压力变化
速度变化
气体通过叶轮时的速度和压力变化