离心式制冷压缩机的工作原理及其结构简介

离心式制冷压缩机的工作原理及其结构简介

摘要：随着社会经济的逐步发展，人们对于物质生活水平的要求也在逐步提高，比如对食物保鲜、延时保存等方面的需求越来越高，特别是在大型超市、仓库中，冷冻技术是制约其发展的一个关键点，但是一般的制冷方式很难满足这些较高的要求。离心式制冷压缩机以其机组的重量及尺寸较小、占地面积小、运行费用低、耗功低、高效率受到了广泛的推荐。本文笔者就离心式制冷压缩机的工作原理及其结构进行简单的介绍，旨在为其推广、普及贡献一份自己的力量。

关键词：离心式制冷压缩机工作原理结构简介

一、离心式制冷压缩机的工作原理

离心式制冷压缩机有单级、双级和多级等多种结构型式。单级压缩机主要由吸气室、叶轮、扩压器、蜗壳等组成。对于多级压缩机，还设有弯道和回流器等部件。一个工作叶轮和与其相配合的固定元件（如吸气室、扩压器、弯道、回流器或蜗壳等）就组成压缩机的一个级。多级离心式制冷压缩机的主轴上设置着几个叶轮串联工作，以达到较高的压力比。为了节省压缩功耗和不使排气温度过高，级数较多的离心式制。单级离心式制冷压缩机的工作原理如下：压缩机叶轮旋转时，制冷剂气体由吸气室通过进口可调导流叶片进入叶轮流道，在叶轮叶片的推动下气体随着叶轮一起旋转。由于离心力的作用，气体沿着叶轮流道径向流动并离开叶轮，同时，叶轮进口处形成低压，气体由吸气管不断吸入。在此过程中，叶轮对气体做功，使其动能和压力能增加，气体的压力和流速得到提高。接着，气体以高速进入截面逐渐扩大的扩压器和蜗壳，流速逐渐下降，大部分气体动能转变为压力能，压力进一步提高，然后再引出压缩机外。对于多级离心式制冷压缩机，为了使制冷剂气体压力继续提高，则利用弯道和回流器再将气体引入下一级叶轮进行压缩。

二、离心式制冷压缩机的主要零部件的结构与作用

由于使用场合的蒸发温度、制冷剂的不同，离心式制冷压缩机的缸数，段数和级数相差很大，总体结构上也有差异，但其基本组成零部件不会改变。现将其主要零部件的结构与作用简述如下。

1、吸气室

吸气室的作用是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，使气流略有加速。吸气室的结构比较简单，有轴向进气和径向进气两种形式。对单级悬臂压缩机，压缩机放在蒸发器和冷凝器之上的组装式空调机组中，常用径向进气肘管式吸气室。但由于叶轮的吸入口为轴向的，径向进气的吸气室需设置导流弯道，为了使气流在转弯后能均匀地流入叶轮，吸气室转弯处有时还加有导流板。吸气室常用于具有双支承轴承，而且第一级叶轮有贯穿轴时的多级压缩机中。

2、进口导流叶片

在压缩机第一级叶轮进口前的机壳上安装进口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。转动导叶时可采用杠杆式或钢丝绳式调节机构。比如钢丝绳传动形式，是由一个主动齿轮通过钢丝绳带动六个从动齿轮转动，从而带动七个导叶开启。为了使钢丝绳在固定轨道上运动，防止它从主动齿轮和从动齿轮上滑出，又安装有七个过渡轮，

主动齿轮根据制冷机组的调节信号，由导叶调节执行机构带动链式执行机构转动主动齿轮。进口导叶的材料为铸铜或铸铝，叶片具有机翼形与对称机翼形的叶形剖面，由人工修磨选配。进口导叶转轴上配有铜衬套，转轴与衬套间以及各连接部位应注入少许润滑剂，以保证机构转动灵活。

3、叶轮

叶轮也称工作轮，是压缩机中对气体做功的惟一部件。叶轮随主轴高速旋转后，利用其叶片对气体做功，气体由于受旋转离心力的作用以及在叶轮内的扩压流动，使气体通过叶轮后的压力和速度得到提高。叶轮按结构型式分为闭式、半开式和开式三种，通常采用闭式和半开式两种。闭式叶轮由轮盖、叶片和轮盘组成，空调用制冷压缩机大多采用闭式。半开式叶轮不设轮盖，一侧敞开，仅有叶片和轮盘，用于单级压力比较大的场合。有轮盖时，可减少内漏气损失，提高效率，但在叶轮旋转时，轮盖的应力较大，因此叶轮的圆周速度不能太大，限制了单级压力比的提高。半开式叶轮由于没有轮盖，适宜于承受离心惯性力，因而对叶轮强度有利，使叶轮圆周速度可以较高。钢制半开式叶轮圆周速度目前可达450～540m/s，单级压力比可达6.5。

4、扩压器

气体从叶轮流出时有很高的流动速度，一般可达200～300m/s，占叶轮对气体做功的很大比例。为了将这部分动能充分地转变为压力能，同时为了使气体在进入下一级时有较低的合理的流动速度，在叶轮后面设置了扩压器。扩压器通常是由两个和叶轮轴相垂直的平行壁面组成，如果在两平行壁面之间不装叶片，称为无叶扩压器；如果设置叶片，则称为叶片扩压器。扩压器内环形通道截面是逐渐扩大的，当气体流过时，速度逐渐降低压力逐渐升高。无叶扩压器结构简单，制造方便，由于流道内没有叶片阻挡，无冲击损失。在空调离心式制冷压缩机中，为了适应其较宽的工况范围，一般采用无叶扩压器。叶片扩压器常用于低温机组中的多级压缩机中。

5、弯道和回流器

在多级离心式制冷压缩机中，弯道和回流器是为了把由扩压器流出的气体引导至下一级叶轮。弯道的作用是将扩压器出口的气流引导至回流器进口，使气流从离心方向变为向心方向。回流器则是把气流均匀地导向下一级叶轮的进口，为此，在回流器流道中设有叶片，使气体按叶片弯曲方向流动，沿轴向进入下一级叶轮。在采用多级节流中间补气制冷循环中，段与段之间有中间加气，因此在离心式制冷压缩机的回流器中，还有级间加气的结构。

6、蜗壳

蜗壳的作用是把从扩压器或从叶轮中（没有扩压器时）流出的气体汇集起来，排至冷凝器或中间冷却器。比如离心式制冷压缩机中常用的一种蜗壳形式，其流通截面是沿叶轮转向（即进入气流的旋转方向）逐渐增大的，以适应流量沿圆周不均匀的情况，同时也起到使气流减速和扩压的作用。蜗壳一般是装在每段最后一级的扩压器之后，也有的最后级不用扩压器而将蜗壳直接装在叶轮之后。蜗壳的横截面常见的有圆形、梯形等。在氟利昂冷水机组的蜗壳底部有泄油孔，水平位置设有与油引射器相连的高压气引管。各处用充气密封的高压气体均由蜗壳内引出。

对于封闭型机组，无需采用防止制冷剂外泄漏的轴封部件。但在压缩机内部，为防止级间气体内漏，或油与气的相互渗漏，必须采用各种型式的气封和油封部件，对于开启式压缩机，还需设置轴封装置，本文在此不再详述。