一、離心式制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造和工作原理

離心式壓縮機(jī)具有帶葉片的工作輪，當(dāng)工作輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片就帶動(dòng)汽體運(yùn)動(dòng)或者使汽體得到動(dòng)能，然后使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能從而提高汽體的壓力。這種壓縮機(jī)由于它工作時(shí)不斷地將制冷劑蒸汽吸入，又不斷地沿半徑方向被甩出去，所以稱這種型式的壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)。其中根據(jù)壓縮機(jī)中安裝的工作輪數(shù)量的多少，分為單級(jí)式和多級(jí)式。如果只有一個(gè)工作輪，就稱為單級(jí)離心式壓縮機(jī)，如果是由幾個(gè)工作輪串聯(lián)而組成，就稱為多級(jí)離心式壓縮機(jī)。在空調(diào)中，由于壓力增高較少，所以一般都是采用單級(jí)，其它方面所用的離心式制冷壓縮機(jī)大都是多級(jí)的。單級(jí)離心式制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造主要由工作輪、擴(kuò)壓器和蝸殼等所組成。壓縮機(jī)工作時(shí)制冷劑蒸汽由吸汽口軸向進(jìn)入吸汽室，并在吸汽室的導(dǎo)流作用引導(dǎo)由蒸發(fā)器(或中間冷卻器)來(lái)的制冷劑蒸汽均勻地進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的工作輪3(工作輪也稱葉輪，它是離心式制冷壓縮機(jī)的重要部件，因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)工作輪才能將能量傳給汽體)。汽體在葉片作用下，一邊跟著工作輪作高速旋轉(zhuǎn)，一邊由于受離心力的作用，在葉片槽道中作擴(kuò)壓流動(dòng)，從而使汽體的壓力和速度都得到提高。由工作輪出來(lái)的汽體再進(jìn)入截面積逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器4(因?yàn)槠w從工作輪流出時(shí)具有較高的流速，擴(kuò)壓器便把動(dòng)能部分地轉(zhuǎn)化為壓力能，從而提高汽體的壓力)。汽體流過(guò)擴(kuò)壓器時(shí)速度減小，而壓力則進(jìn)一步提高。經(jīng)擴(kuò)壓器后汽體匯集到蝸殼中，再經(jīng)排氣口引導(dǎo)至中間冷卻器或冷凝器中。

二、離心式制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)與特性

離心式制冷壓縮機(jī)與活塞式制冷壓縮機(jī)相比較，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)單機(jī)制冷量大，在制冷量相同時(shí)它的體積小，占地面積少，重量較活塞式輕5～8倍。

(2)由于它沒(méi)有汽閥活塞環(huán)等易損部件，又沒(méi)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，因而工作可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)費(fèi)用低。

(3)工作輪和機(jī)殼之間沒(méi)有摩擦，無(wú)需潤(rùn)滑。故制冷劑蒸汽與潤(rùn)滑油不接觸，從而提高了蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱性能。

(4)能經(jīng)濟(jì)方便的調(diào)節(jié)制冷量且調(diào)節(jié)的范圍較大。

(5)對(duì)制冷劑的適應(yīng)性差，一臺(tái)結(jié)構(gòu)一定的離心式制冷壓縮機(jī)只能適應(yīng)一種制冷劑。

(6)由于適宜采用分子量比較大的制冷劑，故只適用于大制冷量，一般都在25～30萬(wàn)大卡/時(shí)以上。如制冷量太少，則要求流量小，流道窄，從而使流動(dòng)阻力大，效率低。但近年來(lái)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，用于空調(diào)的離心式制冷壓縮機(jī)，單機(jī)制冷量可以小到10萬(wàn)大卡/時(shí)左右。

制冷與冷凝溫度

蒸發(fā)溫度：

由物理學(xué)可知，回轉(zhuǎn)體的動(dòng)量矩的變化等于外力矩，則

T=m(C2UR2-C1UR1)

兩邊都乘以角速度ω，得

Tω=m(C2UωR2-C1UωR1)

也就是說(shuō)主軸上的外加功率N為：

N=m(U2C2U-U1C1U)

上式兩邊同除以m則得葉輪給予單位質(zhì)量制冷劑蒸氣的功即葉輪的理論能量頭。U2 C2

ω2 C2U R1 R2 ω1 C1 U1 C2r β離心式制冷壓縮機(jī)的特性是指理論能量頭與流量之間變化關(guān)系，也可以表示成制冷

W=U2C2U-U1C1U≈U2C2U

(因?yàn)檫M(jìn)口C1U≈0)

又C2U=U2-C2rctgβ C2r=Vυ1/(A2υ2)

故有W= U22(1-Vυ1ctgβ)A2υ2U2

式中：V—葉輪吸入蒸氣的容積流量(m3/s)

υ1υ2 ——分別為葉輪入口和出口處的蒸氣比容(m3/kg)

A2、U2—葉輪外緣出口面積(m2)與圓周速度(m/s)

β—葉片安裝角

由上式可見，理論能量頭W與壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度及葉輪吸入蒸氣容積流量有關(guān)。對(duì)于結(jié)構(gòu)一定、轉(zhuǎn)速一定的壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，U2、A2、β皆為常量，則理論能量頭W僅與流量V、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度有關(guān)。

按照離心式制冷壓縮機(jī)的特性，宜采用分子量比較大的制冷劑，目前離心式制冷機(jī)所用的制冷劑有F—11、F—12、F—22、F—113和F—114等。我國(guó)目前在空調(diào)用離心式壓縮機(jī)中應(yīng)用得最廣泛的是F—11和F—12，且通常是在蒸發(fā)溫度不太低和大制冷量的情況下，選用離心式制冷壓縮機(jī)。此外，在石油化學(xué)工業(yè)中離心式的制冷壓縮機(jī)則采用丙烯、乙烯作為制冷劑，只有制冷量特別大的離心式壓縮機(jī)才用氨作為制冷劑。

離心式制冷壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)

離心式制冷壓縮機(jī)和其它制冷設(shè)備共同構(gòu)成一個(gè)能量供給與消耗的統(tǒng)一系統(tǒng)。制冷機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，只有當(dāng)通過(guò)壓縮機(jī)的制冷劑的流量與通過(guò)設(shè)備的流量相等時(shí)，以及壓縮機(jī)所產(chǎn)生的能量頭與制冷設(shè)備的阻力相適應(yīng)時(shí)，制冷系統(tǒng)的工況才能保持穩(wěn)定。但是制冷機(jī)的負(fù)荷總是隨外界條件與用戶對(duì)冷量的使用情況而變化的，因此為了適應(yīng)用戶對(duì)冷負(fù)荷變化的需要和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就需要根據(jù)外界的變化對(duì)制冷機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)，離心式制冷機(jī)組制冷量的調(diào)節(jié)有：1°改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速;2°采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)口導(dǎo)葉;3°改變冷凝器的進(jìn)水量;4°進(jìn)氣節(jié)流等幾種方式，其中最常用的是轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)和進(jìn)氣節(jié)流兩種調(diào)節(jié)方法。所謂轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，就是轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)口處的導(dǎo)流葉片以使進(jìn)入到葉輪去的氣體產(chǎn)生旋繞，從而使工作輪加給氣體的動(dòng)能發(fā)生變化來(lái)調(diào)節(jié)制冷量。所謂進(jìn)氣節(jié)流調(diào)節(jié)，就是在壓縮機(jī)前的進(jìn)氣管道上安裝一個(gè)調(diào)節(jié)閥，如要改變壓縮機(jī)的工況時(shí)，就調(diào)節(jié)閥門的大小，通過(guò)節(jié)流使壓縮機(jī)進(jìn)口的壓力降低，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)制冷量。離心式壓縮機(jī)制冷量的調(diào)節(jié)最經(jīng)濟(jì)有效的方法就是改變進(jìn)口導(dǎo)葉角度，以改變蒸氣進(jìn)入葉輪的速度方向(C1U)和流量V。但流量V必須控制在穩(wěn)定工作范圍內(nèi)，以免效率下降。