разное

Винтовые компрессоры

Напомним, что винтовые компрессоры представляют разно­видность ротационных. История создания винтовых компрессоров начинается с 1934 года, когда шведский инженер А. Лисхольм получил патент на первую конструкцию винтового компрессора.

Существенное отличие и, одновременно, преимущество винто­вых компрессоров заключается в способности обеспечивать большие отношения давлений рк/ро при высоких значениях КПД.

Интервал холодопризводительностей современных винтовых компрессоров достаточно широк (от 30 до 3500 кВт) при возможности использования различных рабочих веществ.

В винтовых компрессорах одновременно используются два принципа сжатия, свойственные различным типам ротационных компрессоров:

• сжатие за счет изменения геометрического объема рабочей полости, так называемое внутреннее сжатие, характерное для ротационных компрессоров с катящимся ротором;

• сжатие до заданного давления обратным потоком рабочего вещества из нагнетательной полости, т. е. внешнее сжатие, имеющее место в пластинчатых ротационных компрессорах.

Роторы винтового компрессора представляют собой удли­ненные косозубые шестерни специального профиля с малым числом винтовых зубьев (рис.8.21). Каждая пара зубьев образует винтовой канал. Число зубьев может быть различным. Исторически сложилось, что ведущий ротор имеет 4 зуба, а ведомый - 6, что записывают как Zl=4, £2=6. В последние годы некоторые заводы-производители винтовых компрессоров перешли на другие соотношения зубьев.

Винтовой компрессор не имеет всасывающих и нагнетатель­ных клапанов, а всасывающие и нагнетательные окна располагаются в торцовых крышках цилиндра. Рабочим объемом компрессора, где про­исходит сжатие, служат впадины (полости) между зубьями винтов и

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры

Рис.8.22. Профили зубьев в винтовых компрессорах: а) ассиметричный (первый винтовой компрессор, А. Лисхольм, 1935 год), б) симметричный (А. Лисхольм, 1945 год); в) ассиметричный (фирма «SABROE», Дания, 1967 год); г) D-профиль (фирма «SABROE», 1982 год)

Стенками корпуса. Передачу вращения от ведущего ротора к ведомому осуществляет сжимаемый пар рабочего вещества. Частота вращения ведущего ротора составляет от 30 до 200 об/с (с[28]). Диаметры роторов одинаковые, поэтому угловая частота вращения ведомого ротора меньше, чем ведущего из-за различного числа зубьев.

Роторы имеют специальный профиль зубьев (рис.8.22):

• симметричный, образуемый дугами окружностей;

Винтовые компрессоры

• ассимметричный, образованный дугами эллипса.

От профиля зубьев зависит длина линии контакта между рото­рами, которая отделяет полость сжатия от полости всасывания. Перетечки рабочего вещества через зазор между роторами пропорцио­нальны длине линии контакта. Ассимметричный профиль зубьев имеет меньшую длину линии контакта, характеризуется наибольшим объемом впадин ротора и, при прочих равных условиях, обеспечивает большую объемную производительность, поэтому в последние годы получил широкое применение.

Роторы конструируют так, что зуб ротора представляет непол­ный виток вокруг оси вала. Существует конструктивная характе­ристика - угол закрутки ротора (р. Это угол, на который повернут торец зуба со стороны нагнетания по отношению к торцу этого же зуба со стороны всасывания ((р <360°).

По числу основных деталей (роторов) винтовые компрессоры бывают: одно - , двух - и многороторными. В холодильных машинах (тепловых насосах) получили применение одно - и двухроторные конструкции.

К числу основных деталей и узлов винтового компрессора также относят опорные и упорные подшипники, поршень для уравновешивания осевых сил (думмис), золотниковый регулятор производительности, уплотнение ведущего вала (сальник).

Как и все холодильные компрессоры, винтовые компрессоры выпускают в сальниковом и бессальниковом исполнении - рис.8.23.

Рабочие процессы в винтовом компрессоре представляют: всасывание9 перенос, сжатие, нагнетание. Они осуществляются в

Винтовые компрессоры

Рис.8.23. Бессальниковый винтовой компрессор фирмы «BITZER» (Германия): 1 - фильтр-грязевик; 2 - статор электродвигателя; 3 - ротор электродвигателя (вал компрессора); 4 - опорный подшипник; 5 - ведущий ротор; 6 - ведомый ротор; 7 - упорный подшипник

Винтовые компрессоры

А) б) в)

Рис.8.24. Процессы в винтовом компрессоре: а) всасывание; б) перенос; в) сжатие

Герметичных полостях, ограниченных впадиной ротора, корпусом и торцовыми крышками. Во впадинах ведущего и ведомого роторов рабочий процесс одинаковый. Рассмотрим последовательно процессы, происходящие с рабочим веществом в винтовом компрессоре (рис.8.24).

При вращении винтов на стороне выхода зубьев из зацепления постепенно, начиная от торца всасывания, освобождаются впадины между зубьями. Эти впадины (называемые также полостями) благодаря создаваемому в них разрежению заполняются паром, поступающим через окно всасывания.

К моменту, когда одна из полостей винта полностью освободится от заполнявшего ее зуба (что произойдет у торца нагнетания) и объем полости достигает максимальной величины, она должна пройти окно всасывания и отсоединиться от камеры всасывания. Процесс всасывания пара в рассматриваемой полости на этом заканчивается. Объем пара, ограниченный поверхностями винтов и корпуса, таким образом уже разобщен с камерой нагнетания.

По мере вращения винтов зуб ведомого винта начинает заполнять одну из впадин ведущего винта, уменьшая ее объем; пар сжимается. Затем полость ведущего винта соединяется с соответствующей полостью ведомого, образуя одну общую полость. Процесс сжатия продолжается до того момента, когда полость подойдет к кромке окна нагнетания. В этот момент внутреннее сжатие пара заканчивается..

С момента соединения парной полости с камерой нагнетания начинается процесс нагнетания. В работе винтового компрессора возможны те же три случая отношений между рк и рнаг, свойственные пластинчатым ротационным компрессорам (рис.8.20). Процессы в индикаторной диаграмме имеют следующие названия: 1-2 - всасыва­ние; 2 - перенос; 2-3 - сжатие; 3-4 - нагнетание.

Отношение объема рабочей полости в начале процесса сжатия V} к объему рабочей полости в конце процесса сжатия V2 (рис.8.24) называется геометрической степенью сжатия винтового V,

Компрессора є = .

Компрессоры, выпускаемые в России, имеют три стандартных значения е.

• £ = 2,6 (режим кондиционирования воздуха, рабочие вещества R134a, R22);

• є = 4 (7о>-30°С, Тк <40°С, рабочие вещества R134a, R22,R717);

• 5 (Т0 =-45...-30°С, Тк <45°С, рабочие вещества R22 и R717). Для винтовых компрессоров, выпускаемых в мире, є =2,3 (для

R-22); є =3,0 (для R-134a); є =3,5 (для R-404A); є =4,8 (для R-407A). При одинаковых размерах винтов компрессоров, величина є обеспечивается изменением размеров окна нагнетания.

Таким образом в теории винтового компрессора существуют следующие понятия:

Р

• внутренняя степень повышения давления жо = ;

Ро

Рк

• внешняя степень повышения давления 71 вн = ——.

Ро

К основным характеристикам винтового компрессора относят:

• теоретическую объемную производительность, VV,

• коэффициент подачи X;

• эффективный кпд 7]е.

Введем обозначения: VoJ и Уо2 - объем впадины ведущего и ведомого ротора, соответственно (например, рис.8.22а); z\ и г2~ число зубьев ведущего и ведомого ротора, соответственно; п; и п2 - частота вращения ведущего и ведомого ротора, соответственно.

За один оборот ведущего ротора в одну впадину поступит объем Уої рабочего вещества, а во все впадины ведомого ротора поступит объем V0i zj. В единицу времени, объемы соответственно составят V0i Zini и Vo2 z2n2.

Объемная теоретическая производительность винтового комп­рессора определится как

Vh = Уоі Zi nj + Vo2 «2 = zi ПІ {Vai + Vo2\ (8.52)

Где по условию зацепления zi nj = Z2 п>2. Величина Vh представляет теоретическую объемную производительность винтового компрес­сора, которая определяется конструктивными параметрами: межосевым расстоянием роторов; длиной ротора; формой зуба и впадины. Сумму (VoI + Vo2) называют объемом парной полости всасывания.

Проанализируем объемные потери в винтовом компрессоре при сравнении его с поршневым, как и ранее представив коэффициент подачи Л в виде произведения частных коэффициентов - ур.(8.28).

Винтовой компрессор практически не имеет «мертвого пространства», в связи с чем Ас~1 (для поршневого компрессора Хс<\). В винтовом компрессоре отсутствуют клапаны, поэтому коэффициент подачи (для поршневого компрессора Хдр <1). Тепловые

Процессы в винтовом компрессоре более интенсивные, чем в поршневом, так как при равном объеме рабочих полостей в винтовом компрессоре площадь боковой поверхности полости в несколько раз больше, чем в поршневом, следовательно, Xw (ВК) < Xw (ПК). Основ­ный вид объемных потерь в винтовом компрессоре - перетечки рабо­чего вещества, поэтому (для поршневого компрессора Таким образом видно, что коэффициент подачи винтового компрес­сора в основном характеризуется степенью внутренней герметичности (чем меньше зазоры между роторами и корпусом, тем выше X). Это условие обеспечивает высокая точность изготовления роторов, корпусов и подшипниковых узлов.

Увеличенная частота вращения роторов компрессора оказыва­ет влияние на увеличение коэффициента подачи X, поскольку абсо­лютная величина утечек через зазоры обратно пропорциональна частоте вращения.

Для винтовых компрессоров не существует эмпирических зависимостей для определения коэффициента подачи X и эффектив­ного КПД компрессора Г)е. Эти величины определяют исключительно экспериментально. В качестве примера, на рис.8.25 и 8.26 в графи­ческом виде приведены усредненные зависимости (по винтовым компрессорам, выпускаемым в России) для определения X и т]е.

По способу герметизации рабочей полости винтовые компрессоры подразделяются на два больших класса:

Л

«вн

2 4 6 8 10 12

Рис.8.25. Зависимость коэффициента подачи винтовых компрессоров от степени сжатия явн

0.9

Ле £-2,6

£=4,0

0,9

* 8 = 2.6

W £=4.0

= 5,0

V е = 5,0

0.8

0,8

0.7

*вн

Явн

5,0 10,0 15,0 50 10,0 15,0

А) б)

Рис.8.26. Зависимость эффективного КПД винтовых компрессоров от степени сжатия жвн при различных значениях геометрической степени сжатия £ а) для R-717; б) для рабочих веществ HFC - HCFC-типа

• сухого сжатия, в которых сжатие рабочего вещества происходит без подачи масла в рабочую полость. Поскольку при этом касание зубьев роторов не допускается, то для передачи крутящего момента и синхронизации вращения роторов предусматриваются шестерни связи. «Сухие» винтовые компрессоры имеют пониженные значения коэффициентов Я и Г]е. Как следствие увеличенных перетечек, они не могут развивать большую степень внешнего

Рк

Повышения давления ло --—, поэтому не могут конкурировать с

Ро

Поршневыми компрессорами;

• маслозаполненные. В холодильной технике этим типам винто­вых компрессоров отдано предпочтение. В рабочие полости масло- заполненного компрессора в большом количестве впрыскивается охлажденное смазочное масло с давлением на 0,05...0,3 МІІа выше давления нагнетания и температурой не выше 45...50°С. Относи­тельный расход масла (отнесенный к 1 кг/с циркулирующего рабочего вещества) составляет от 3 до 10 и зависит от свойств рабочего вещества (большие значения относятся к R-717, меньшие - к R-22 и R - 134а). Впрыскиваемое масло заполняет зазоры, в результате уменьшаются перетечки рабочего вещества, охлаждаются конструк-

Тивные элементы рабочих полостей, приближая процесс сжатия к изотермическому, снижается уровень шума, уменьшается трение. Конструкция маслозаполненного винтового компрессора значительно проще, чем сухого. При наличии большого количества масла в рабочих полостях роторы могут касаться, поэтому отпадает необходи­мость в шестернях связи, как следствие этого, уменьшаются масса и габариты компрессора, уменьшается стоимость, увеличивается эксплуатационная надежность и долговечность компрессора.

Система смазки по массогабаритным характеристикам в нес­колько раз превышает массогабаритные характеристики самого компрессора и обычно состоит из внешнего маслонасоса с электро­двигателем, маслоотделителя с маслосборником, маслоохладителя и фильтров.

К преимуществам винтовых компрессоров относятся: наличие в конструкции компрессора регулятора производительности, обеспе­чивающего плавное изменение производительности компрессора от 10 до 100% при изменяющихся тепловых нагрузках в объектах охлаждения; высокая эксплуатационная надежность и энергетическая эффективность; работа на любых рабочих веществах и их смесях без изменения конструкции; работа по циклу Ворхиса (глава 13); полная уравновешенность; отсутствие клапанов; малое количество деталей.

К недостаткам винтового компрессора относят технологи­ческую сложность изготовления и громоздкую систему смазки (для маслозаполненных компрессоров).

Существующие винтовые компрессоры имеют следующие пределы в конструктивно-эксплуатационных характеристиках, кото­рые должны быть отражены при формировании диаграммы Бенке (рис.6.11):

• минимальное давление всасывания 0,05 МПа;

• минимальная температура всасывания -40°С;

• максимальное давление нагнетания 2,5 МПа;

• максимальная разность давлений (рнаг - /?вс)=1,7 МПа;

• максимальная наружная степень повышения давления в одноступенчатом сжатиириаг/ра-25\

• максимальная температура нагнетания Гнаг=90°С;

• температура на всасывании не выше 25 °С, перегрев на всасывании 10...20°;

• температура масла на входе в компрессор 20.. .50°С.

разное

Качественная автономная канализация для загородного дома от грамотных специалистов фирмы «Дом Экологии»

Квалифицированные инженеры, работающие в компании «Дом Экологии», советуют владельцам частных домов либо коттеджей заказать услугу по установке автономной канализации, которая требует минимального обслуживания. Уже многие клиенты, посетившие раздел http://www.osk-ekoline.com.ua/avtonomnaja-kanalizacija-polijetilen.html, смогли …

Преимущества зеркальных шкафов в интерьере

Не секрет, что шкаф-купе — мебель довольно габаритная, так как его объемы должны предусматривать размещение множества вещей. Однако зачастую это отрицательно сказывается на визуальном восприятии небольшого помещения.

Дизайнерские радиаторы из чугуна от radimaxua.com

Интернет-магазин radimaxua.com предлагает широкий ассортимент дизайнерских радиаторов из чугуна, выпускаемых под брендом RETROstyle. Изготовлением декоративных радиаторов занимаются европейские заводы.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.