容積式制冷壓縮機發(fā)展歷程

蒸汽壓縮式制冷和熱泵系統(tǒng)，在當今制冷應用中占據(jù)主導地位。壓縮機作為壓縮式制冷系統(tǒng)的關鍵部件，其在系統(tǒng)中的作用在于：抽取來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽，并提高蒸汽溫度和壓力后，將它排向冷凝器；在冷凝器中，高壓制冷劑過熱蒸汽在冷凝溫度下放熱冷凝；而后通過節(jié)流元件，降壓后的氣液混合物流向蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸熱沸騰，變?yōu)檎羝筮M入壓縮機，從而實現(xiàn)了制冷系統(tǒng)中制冷劑的不斷循環(huán)流動。當前應用較為廣泛的制冷壓縮機包括: 往復式壓縮機、轉(zhuǎn)子式壓縮機、渦旋式壓縮機、螺桿式壓縮機以及離心式壓縮機。

往復式壓縮機迄今還是應用最廣泛的一種機型，其中活塞壓縮機發(fā)展歷史悠久，具有豐富的設計、研究、制造和運行經(jīng)驗，由于在惡劣的工況下仍有高度的可靠性及良好的性能，在各個領域中依然被應用和發(fā)展著。雖然活塞壓縮機的市場份額在不斷的減小，它必須在小制冷量范圍內(nèi)和轉(zhuǎn)子式壓縮機及渦旋式壓縮機，在大制冷量范圍內(nèi)和螺桿式壓縮機進行競爭，但是在冰箱用制冷壓縮機方面活塞式壓縮機占有主導地位，近乎99%為活塞壓縮機。因此要采用新技術來力保其自身的市場范圍，其方法是應用熱力學和流體力學的新成果，優(yōu)化氣閥結(jié)構、摩擦副等的設計，降低系統(tǒng)的噪聲，提高壓縮機的效率，此外考慮到環(huán)境保護，還要加大壓縮機制冷劑替代方面的研究。

渦旋壓縮機最早于1905年提出，直到20世紀70年代數(shù)控銑床的出現(xiàn)，才為渦旋壓縮機的發(fā)展帶來了機遇。渦旋壓縮機具有高效率、轉(zhuǎn)矩變化小、對制冷劑液滴(即液擊) 的容許度大、可靠性高、噪聲低、重量小及體積小等特點，即兼有回轉(zhuǎn)式和容積式的優(yōu)勢，而被廣泛使用在房間空調(diào)器、組合式空調(diào)器、變制冷劑流量系統(tǒng)以及小型冷水機組上。當前渦旋壓縮機主要的研究方面有: 渦旋壓縮機的幾何特性、工作原理、泄漏及密封、加工工業(yè)及材料、型線修正及通用線型、整體優(yōu)化等。隨著人們對環(huán)境保護以及節(jié)能的認識不斷增強，大容量、壓縮機制冷劑替代、變頻、變工況及變?nèi)萘康难芯渴且院鬁u旋壓縮機的發(fā)展方向與趨勢。

轉(zhuǎn)子式壓縮機首先是從美國20世紀30年代發(fā)展起來的，大約有70年的歷史。因其具有體積小、結(jié)構簡單、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低等特點，在小型空調(diào)、熱泵、家用冰箱、房間空調(diào)器以及除濕機中得到越來越廣泛的應用。對于轉(zhuǎn)子式的壓縮機研究已相當深入，主要包括以下幾個方面: 模擬及數(shù)學模型、性能改進、摩擦學損失、振動及噪聲的改善等。隨著世界的能源緊缺和環(huán)境保護的呼聲越來越高，為了適應節(jié)能降耗和舒適性的要求，轉(zhuǎn)子式壓縮機應不斷提高改進氣性能，向著高效節(jié)能、保護環(huán)境、低噪聲和智能控制方向發(fā)展。例如，考慮到環(huán)境保護，進行壓縮機制冷劑替代的研究，包括相應于新制冷劑的壓縮機的熱力性能的計算，新型潤滑油的開發(fā)，新制冷劑與潤滑油的相容性研究等；以及變頻、可調(diào)節(jié)制冷量的研究。

螺桿壓縮機最早是由德國人H.Krigar 在1878年提出，直到1934年瑞典皇家理工學院A.Lysholm才奠定了螺桿式壓縮機SRM技術，并開始在工業(yè)上應用。20 世紀50年代時，噴油螺桿壓縮機開始應用在制冷裝置上，發(fā)展到如今，在制冷與熱泵系統(tǒng)上已得到了廣泛的應用，主要應用場合是中、高容量的空調(diào)設備，如冷水機組和空氣源熱泵機組等。與其他型式的壓縮機相比，螺桿壓縮機結(jié)構較為簡單，易損件少，能在大的壓力差或壓比的工況下工作，且排氣溫度低，對制冷劑含有的潤滑油液滴不敏感，有良好的輸氣量調(diào)節(jié)特性等特點。隨著螺桿壓縮機應用越來越廣泛，對其的研究較為深入，主要集中于以下幾個方面: 線型和轉(zhuǎn)子幾何，間隙、氣體泄漏及油的影響，熱力學過程研究，刀具計算與研究，生產(chǎn)實際中的問題研究，轉(zhuǎn)子振動與噪聲，轉(zhuǎn)子碰撞與摩擦、噴液螺桿機研究等；另外螺桿壓縮機是定內(nèi)容積比的，怎樣調(diào)節(jié)內(nèi)容積比以及輸氣量，與實際應用相符合，將是螺桿壓縮機今后的發(fā)展方向與趨勢。

離心式制冷壓縮機是一種速度型壓縮機，與前述幾種壓縮機工作原理不同。與其他型式的壓縮機相比: 尺寸小、重量輕、效率高，易磨損零件少，容易實現(xiàn)多級壓縮，混入的潤滑油極少等優(yōu)點；但也有缺點，如: 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較高，必須應用與中高流量場合，不適合小流量場合使用；有喘振，這是離心壓縮機固有的缺點，機組中必須添加防喘振系統(tǒng)；一般要用增速齒輪傳動，轉(zhuǎn)速較高，對軸端密封要求高，這些均造成了制造上的困難和結(jié)構上的復雜性。離心壓縮機主要應用與大容量空調(diào)系統(tǒng)，如冷水機組等。當前對于離心式壓縮機的研究，除了對其本身的基本結(jié)構的研究，如葉輪的設計、防喘振系統(tǒng)設計、潤滑、密封和軸承研究等外，如何做到節(jié)能、高效是離心式壓縮機的研究核心內(nèi)容，在國內(nèi)外也有不少的這方面的相關研究，主要有以下措施：采用節(jié)能高效的三元葉輪、采用采用小間隙軟密封；采用光滑氣流通道；采用干氣密封；采用磁懸浮軸承；采用可轉(zhuǎn)動的進口導葉調(diào)節(jié)或葉片擴壓器的葉片調(diào)節(jié)；降低壓縮機各段的進口溫度；合理匹配級與級之間的參數(shù)等，這也是離心式壓縮機發(fā)展的方向與趨勢 。2100433B

按工作腔和運動部件形狀，容積式壓縮機可分為“往復式”和“回轉(zhuǎn)式”兩大類。前者的運動部件進行往復運動，后者的運動部件做單方向回轉(zhuǎn)運動。

容積式壓縮機的工作原理是依靠工作腔容積的變化來壓縮氣體或蒸汽，因而它具有容積可周期變化的工作腔 。

1、工作腔的容積變化規(guī)律只取決于機構的尺寸，故機器壓力與流量關系不大，工作的穩(wěn)定性較好；壽命一般較長，比如 優(yōu)耐特斯壓縮機，壽命達30年以上。

2、氣體的吸入和排出是靠工作腔容積變化，與氣體性質(zhì)關系不大，故機器適應性強并容易達到較高的壓 力；

3、機器的熱效率較高。

4、一般來講結(jié)構比較復雜，尤其是往復式壓縮機易于損壞的零件多，一些壓縮機的氣體吸入和排出是間隙的，容易引起振動 。

回轉(zhuǎn)式壓縮機通過一個或幾個部件的旋轉(zhuǎn)運動來完成壓縮腔內(nèi)部容積變化的容積式壓縮機。包括滑片式、滾動活塞式、螺桿式和渦旋式壓縮機。 回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機是工作容積作旋轉(zhuǎn)動動的容積式壓縮機。氣體壓縮和壓力變化是依靠容積變化來實現(xiàn)的，而容積的變化又是通過壓縮機的一個或幾個轉(zhuǎn)子在氣缸里作旋轉(zhuǎn)運動來達到的，與往復壓縮機不同的是，其容積在周期性地擴大和縮小的同時，空間位置也在不斷變化。只要在氣缸上合理地配置吸氣和排氣孔口，就可以實現(xiàn)吸氣，壓縮和排氣等基本工作過程

簡介

依靠膜片變形而引起氣缸容積改變的制冷壓縮機。