第七章 离心式制冷压缩机

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第四节 固定元件
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固定元件 吸气室
使气体在进入叶轮之前形成负压，以便将气体均匀地引入叶轮，以减少 进口损失（气流扰动和分离损失）。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。 作用:将从蒸发器或级 间冷却器来的气体， 均匀地引导至叶轮的 进口；为减少气流的 扰动和分离损失，吸 气室沿气体流动方向 的截面一般做成渐缩 形。


在多级压缩机中容易实现一机多种蒸发温度；
润滑油与制冷剂基本不接触，从而提高了冷凝器及蒸发器的 传热性能；
大型离心式制冷压缩机可由蒸气或燃气动力机直接带动，能 源使用经济、合理；

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3. 离心式制冷压缩机的特点
固定元件 蜗壳
把从扩压器或叶轮后的气体汇 集起来并引向机外。蜗室的通 道面积（外径和流通截面）逐 渐扩大，其出口接一段扩压管， 对气体起到降速扩压作用。
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固定元件 密封
迷宫密封目前是离心压缩机用得较为普遍的密封装臵，用 于压缩机的外密封和内密封。

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Chongqing University3. 离心式制冷 Nhomakorabea缩机的特点

无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单；
无进排气阀、活塞、气缸等磨损部件，故障少、工作可靠、 寿命长；


机组单位制冷量的重量、体积及安装面积小；
机组的运行自动化程度高，制冷量调节范围广，可连续无级 调节，经济方便；
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第七章 离心式制冷压缩机 Centrifugal compressor
重庆大学 动力工程学院
主要内容 一、概述 二、离心式压缩机的基本理论
三、叶轮
四、固定元件
五、相似理论及其在离心式制冷机中的应用
六、离心式制冷机特性曲线与运行调节
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在蒸发温度不太低和冷量需求量很大时，选用离心式制冷 压缩机是比较适宜的。
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4. 离心式制冷压缩机的分类
开启式：压缩机与原动机分开(增速齿轮可以与压缩机装 在同一机壳内，也可以单独装在机外)，压缩机轴外伸端装 有机械密封，以防止制冷剂外泄或空气漏入； 封闭式（半封闭、全封闭式） ： 将压缩机、增速齿轮 、原动机用一个壳体连成一体，轴端不需要机械密封。氟 利昂离心式制冷压缩机为了减少制冷剂泄漏，大多采用封 闭式结构。
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固定元件 扩压器
分无叶和有叶两种。其作用是将叶轮出口的高速气体的速度 能转化为压力能。 无叶扩压器：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：在流道中装有叶片，在同样直径下流道面积 增加更多，故气流速度减小更快，压力增加更多。
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2. 压缩原理（与容积型比较）
增加单位容积内气体分子数目，使分子间距离缩短： 容积型压缩机：减少气体分子所占封闭空间的容积，使 气体在气缸内随着容积减小直接受到压缩；

速度型压缩机：利用惯性方法，通过气流的不断加速、 减速，因惯性彼此挤压，使分子间距离缩短。
空气调节系统中，由于蒸发温度(压力)较高，压缩比较小，一般 采用单级压缩；

当蒸发温度较低，压缩比较大时采用多级压缩。压缩机由数个叶 轮组成，每个叶轮与相配合的固定元件组成一个“级”，蒸气压力 逐级增加。级数越多、转速越高，所产生的能量头越大。

“级”是组成离心式压缩机的基础。中间级有叶轮、扩压器、弯 道、回流器、级间密封等。末级由叶轮、扩压器和蜗壳组成。
单机容量不能太小，否则会使气流流道太窄，影响流动效 率；

因依靠速度能转化成压力能，速度又受到材料强度等因素 的限制，故压缩机的一级压力比不大，在压力比较高时，需 采用多级压缩；

工作转速较高，需通过增速齿轮来驱动；
当冷凝压力太高或制冷负荷太低时，机器会发生喘振而不 能正常工作；

制冷量较小时，效率较低；
多级离心式压缩机的工作过程
压缩机工作时，第一级吸入和压缩 过程与单级压缩相同。
气体出叶轮后进入流道截面逐渐扩 大的扩压器，速度减小，速度能转变 为压力能，使气体压力进一步提高； 在多级压缩机中，为把气体引入下 一级继续增压，在扩压器后面设臵了 弯道和回流器。回流器中一般装有导 流叶片，使气体均匀地沿轴向进入下 一级工作轮； 对单级或多级的末级，不存在把气体引入下一级的问题，故扩压器 后面不再是弯道和回流器，而是将气体直接排入蜗壳，由于蜗壳外径 和流通截面逐渐扩大，使气流进一步减速和扩压，最后从蜗壳出来的 气体排至冷凝器。
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5. 典型离心式压缩机结构
空调用半封闭式离心式制冷压缩机
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5. 典型离心式压缩机结构
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制冷剂蒸气由轴向吸入，沿半径 方向甩出，故称离心式压缩机。
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离心式压缩机的工作原理 B.多级离心式压缩机 离心式制冷压缩机的“级”
气体每经过一级叶轮和扩压器所能升高的压力有限，当压力比大时， 需采用多级压缩。
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固定元件 可变无叶扩压器
调节结构
当导叶转动时，装在导 叶轴上的凸轮跟着旋转， 并改变隔板在轴方向的 位臵。从而改变扩压器 的宽度，达到提高运行 效率的目的。
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叶轮(工作轮)

闭式由轮盖、叶片和轮盘焊接或整体铸造而成，空调用制 冷压缩机大都采用闭式；有轮盖时，可减少内漏气损失， 提高效率，但轮盖应力较大，限制了圆周速度提高。 半开式叶轮仅有叶片和轮盘，用于单级压力较大场合；
第一节 概 述
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1. 离心式制冷压缩机原理
离心式制冷压缩机属于速度型压缩机，是一种叶轮旋转 式的机械。靠高速旋转的叶轮对气体做功，以提高气体 的压力。 离心式制冷压缩机的-吸气量为0.0315 m3/s， 转速为180090000 r/min， 吸气温度通常在10 100 ℃， 吸气压力为14700 kPa， 排气压力小于2 MPa， 压力比在230之间， 几乎所有制冷剂都可采用。
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第三节 叶 轮
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叶轮(工作轮)
闭式、半开式和开式三种。 叶轮随主轴高速旋转后，气体受旋转离心力和流道中扩 压流动的作用，使其压力和速度在离开叶轮时都得到提高 叶轮是压缩机中对气体作功的唯一部件，其材料需具有 足够的强度，氟利昂离心式压缩机的叶轮一般采用高强度 铝合金精密铸造而成。为减少振动，叶轮和轴必须经过动 平衡试验，以达到规定的动平衡要求。
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离心式压缩机的工作原理 A . 单级离心式压缩机
由转子与定子等部分组成：
当带叶片的转子(叶轮即工作 轮)转动时，叶片带动气体转动 ，把功传递给气体，使气体获得 动能； 定子部分包括扩压器、弯道、 回流器、蜗室等，作用是改变气 流运动方向及把速度能转变为压 力能； 气体在高速旋转的叶轮中获得 高速度后，再在环行通道(即扩 压器和蜗室)将速度动能变为压 力位能，从而提高气体的压力。
固定元件 进口导流叶片（杠杆式）
导流叶片可用来调节制冷量，当导流叶片旋转时，改变了进入 叶轮的气流流动方向和气体流量的大小。
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固定元件
弯道和回流器
用于多级离心式压缩机，把由 扩压器流出的气体导至下一级叶轮。 气体在弯道和回流器的流动，可认 为压力和速度不变，仅改变气体流 动方向；它们实际上起的作用是整 流。

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离心式压缩机的工作原理 B.多级离心式压缩机
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。
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5. 典型离心式压缩机结构
1缸 2段 7级
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5. 典型离心式压缩机结构
基本工作原理：
从蒸发器来的低温低压制冷剂蒸气通 过可变进口导叶阀(A)进入压缩机的第 一级,此时一级叶轮(B)对制冷剂蒸气做 功，提高其速度。压缩后的蒸气经过一 个径向的扩压器，使速度降低，压力提 高。最后进入蜗壳(C)。压缩后的高温 蒸气经由级间管道进入一级中间冷却器 (D)进行冷却。冷却后的蒸气进入二级 叶轮(E)，压缩后的蒸气再次经过扩压 提高压力，然后进入蜗壳，最后进入二 级中间冷却器(F)。从二级中间冷却器出 来的蒸气在三级叶轮(G)中被压缩，并 在扩压器中提高压力后进入蜗壳，最后 经后部冷却器进入客户的空气系统。
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5. 典型离心式压缩机结构
Two-stage centrifugal compressor. 1-Second-stage variable inlet guide vane. 2-First-stage impeller. 3-Secondstage impeller. 4-Water-cooled motor. 5-Base, oil tank, and lubricating oil pump assembly. 6-First-stage guide vanes and capacity control. 7-Labyrinth seal. 8-Cross-over connection. 9-Guide vane actuator. 10-Volute casing. 11Pressure-lubricated sleeve bearing.
迷宫密封的气体流动，当气体流过梳齿形迷宫密封片的间隙 时，气体经历了一个膨胀过程，压力从P1降至右端的P2。气流 经过随后的每一个密封片和空腔就重复一次上面的过程，一 直到压力P2为止。


弯道：将扩压器出口的气流引 导至回流器进口，使气流方向 从离开轴心变为向轴心方向； 回流器：把气流均匀导向下一 级叶轮进口，其流道中设有导 向叶片，使气体按叶片弯曲方 向流动，沿轴向进入下一级工 作轮。
下一级
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