往復(fù)式、螺桿式、離心式三種壓縮機(jī)性能特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)比較

1、螺桿式壓縮機(jī)

螺桿式壓縮機(jī)又稱螺桿壓縮機(jī)。20世紀(jì)50年代，就有噴油螺桿式壓縮機(jī)應(yīng)用在制冷裝置上，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件少，能在大的壓力差或壓力比的工況下，排氣溫度低，對(duì)制冷劑中含有大量的潤(rùn)滑油（常稱為濕行程）不敏感，有良好的輸氣量調(diào)節(jié)性，很快占據(jù)了大容量往復(fù)式壓縮機(jī)的使用范圍，而且不斷地向中等容量范圍延伸，廣泛地應(yīng)用在冷凍、冷藏、空調(diào)和化工工藝等制冷裝置上。

以它為主機(jī)的螺桿式熱泵從20世紀(jì)70年代初便開始用于采暖空調(diào)方面，有空氣熱源型、水熱泵型、熱回收型、冰蓄冷型等。在工業(yè)方面，為了節(jié)能，亦采用螺桿式熱泵作熱回收。

2、離心式壓縮機(jī)

離心式壓縮機(jī)是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（即透平式壓縮機(jī)）。在離心式壓縮機(jī)中，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給予氣體的離心力作用，以及在擴(kuò)壓通道中給予氣體的擴(kuò)壓作用，使氣體壓力得到提高。

早期，由于這種壓縮機(jī)只適于低，中壓力、大流量的場(chǎng)合，而不為人們所注意。由于化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，各種大型化工廠，煉油廠的建立，離心式壓縮機(jī)就成為壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體的關(guān)鍵機(jī)器，而占有極其重要的地位。隨著氣體動(dòng)力學(xué)研究的成就使離心壓縮機(jī)的效率不斷提高，又由于高壓密封，小流量窄葉輪的加工，多油楔軸承等技術(shù)關(guān)鍵的研制成功，解決了離心壓縮機(jī)向高壓力，寬流量范圍發(fā)展的一系列問(wèn)題，使離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，以致在很多場(chǎng)合可取代往復(fù)壓縮機(jī)，而大大地?cái)U(kuò)大了應(yīng)用范圍。

3、往復(fù)活塞壓縮機(jī)

是各類壓縮機(jī)中發(fā)展最早的一種，公元前1500年中國(guó)發(fā)明的木風(fēng)箱為往復(fù)活塞壓縮機(jī)的雛型。18世紀(jì)末，英國(guó)制成第一臺(tái)工業(yè)用往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)。20世紀(jì)30年代開始出現(xiàn)迷宮壓縮機(jī)，隨后又出現(xiàn)各種無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)和隔膜壓縮機(jī)。50年代出現(xiàn)的對(duì)動(dòng)型結(jié)構(gòu)使大型往復(fù)活塞壓縮機(jī)的尺寸大為減小，并且實(shí)現(xiàn)了單機(jī)多用。

活塞式壓縮機(jī)使用歷史悠久，是目前國(guó)內(nèi)用得最多的制壓縮機(jī)。由于其壓力范圍廣，能夠適應(yīng)較寬的能量范圍，有高速、多缸、能量可調(diào)、熱效率高、適用于多種工況等優(yōu)點(diǎn);其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多，檢修周期短，對(duì)濕行程敏感，有脈沖振動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)性差。

螺桿壓縮機(jī)是一種新的壓縮裝置，它與往復(fù)式相比：

優(yōu)點(diǎn)：

①機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地面積少，重量輕。

②熱效率高，加工件少，壓縮機(jī)的零件總數(shù)只有活塞式的1/10。機(jī)器易損件少，運(yùn)行安全可靠，操作維護(hù)簡(jiǎn)單。

③氣體沒有脈動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機(jī)組對(duì)基礎(chǔ)不高不需要專門基礎(chǔ)④運(yùn)行中向轉(zhuǎn)子腔噴油，因此排氣溫度低。

⑤對(duì)濕行程不敏感，濕蒸汽或少量液體進(jìn)入機(jī)內(nèi)，沒有液擊危險(xiǎn)。

⑥可在較高壓比下運(yùn)行。

⑦可借助滑閥改變壓縮有效行程，可進(jìn)行10~100%的無(wú)級(jí)冷量調(diào)節(jié)。

缺點(diǎn)：

需要復(fù)雜的油處理設(shè)備，要求分離效果很好的油分離器及油冷卻器等設(shè)備，噪聲較大，一般都在85分貝以上，需要隔聲措施。

離心式與活塞式相比，有轉(zhuǎn)速高，氣量大，機(jī)械磨損小，易損件少，維護(hù)簡(jiǎn)單，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，振動(dòng)小，運(yùn)行平穩(wěn)，對(duì)基礎(chǔ)要求低，在大氣量時(shí)，單位功率機(jī)組的質(zhì)量輕、體積小，占地面積少，氣量可在30%~100%的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，易于多級(jí)壓縮和節(jié)流，可以滿足某些化工流程的要求，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)于大型機(jī)，可以采用經(jīng)濟(jì)性較高的工業(yè)汽輪機(jī)直接拖動(dòng)，這對(duì)有廢熱蒸汽的企業(yè)有經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是：噪聲頻率較高，冷卻水消耗大，操作不當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生喘振。

三種常見壓縮制冷機(jī)（往復(fù)式。螺桿式，離心式）性能特點(diǎn)比較

在制冷系統(tǒng)中，因?yàn)橥鶑?fù)式制冷壓縮機(jī)與螺桿式制冷壓縮機(jī)在工作原理上的不同，所以影響他們的壓力損失與泄漏損失的原因也是不同的。

對(duì)于往復(fù)式制冷壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，影響它的壓力損失與泄漏損失的主要原因是氣閥的質(zhì)量與氣閥關(guān)閉時(shí)的密封性。這是因?yàn)槲鼩忾y開啟時(shí)要克服彈簧阻力（壓縮 彈簧）以及氣體流過(guò)氣閥時(shí)，由于通過(guò)截面較小，流動(dòng)速度較高，故產(chǎn)生一定的流動(dòng)阻力，因此，往復(fù)式制冷壓縮機(jī)在吸氣過(guò)程中氣缸內(nèi)氣體的壓力恒低于吸氣管中 的氣體壓力；同理，往復(fù)式制冷壓縮機(jī)在排氣過(guò)程中氣缸內(nèi)氣體的壓力恒高于吸氣管中的氣體壓力。如果氣閥的通道截面越小，則阻力損失就越大。如果閥片的重量大，氣閥的彈簧力也大，則阻力損失也增大，這樣壓力系數(shù)值就降低。

對(duì)于螺桿式制冷壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，影響它的壓力損失與泄漏損失的主要原因是氣體的流速。

在螺桿式制冷壓縮機(jī)中，螺桿的性能好壞是個(gè)關(guān)鍵。如果螺桿的齒型為對(duì)稱的圓弧型，那么它的制造簡(jiǎn)單。如果螺桿的齒型為非對(duì)稱線型，那么它的輸氣螺 量大，效率高。如果減小螺桿的長(zhǎng)徑比，就可以使螺桿具有良好的強(qiáng)度，增加螺桿式制冷壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，并且有利于使螺桿式制冷壓縮機(jī)向高壓力比的方向發(fā) 展。

在螺桿式制冷壓縮機(jī)中，直徑和長(zhǎng)度尺寸相同的的兩對(duì)螺桿，轉(zhuǎn)子面積利用系數(shù)值大的一對(duì)，其排氣量大。從表面上看，轉(zhuǎn)子面積利用系數(shù)越大，對(duì)于螺桿式制冷壓縮機(jī)的性能越好。但是，如果轉(zhuǎn)子面積利用系數(shù)過(guò)大，則會(huì)降低螺桿的強(qiáng)度與剛度。

在螺桿式制冷壓縮機(jī)中，減少螺桿的齒數(shù)，可以增大螺桿的齒間面積，提高螺桿式制冷壓縮機(jī)的排氣量。從表面上看，螺桿的齒數(shù)越少，對(duì)于螺桿式制冷壓縮機(jī)的性能越好。但是，如果螺桿的齒數(shù)過(guò)少，則會(huì)降低螺桿的抗彎強(qiáng)度和剛度。

在螺桿式制冷壓縮機(jī)中，提高螺桿的圓周速度，就可以使螺桿式制冷壓縮機(jī)中的外型尺寸和質(zhì)量等到減小，氣體通過(guò)螺桿式制冷壓縮機(jī)中的間隙的相對(duì)泄漏 量就會(huì)減少，有利于提高螺桿式制冷壓縮機(jī)的容積效率和熱效率。從表面上看，螺桿的圓周速度越快，對(duì)于螺桿式制冷壓縮機(jī)的性能越好。但是，如果螺桿的圓周速 度過(guò)快，就會(huì)相應(yīng)地增加氣體在吸排氣孔口及齒間圓周速度內(nèi)的流動(dòng)損失。

在三種常見的制冷壓縮機(jī)（往復(fù)式、螺桿式、離心式）中，往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性立是往復(fù)式制冷壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)。因?yàn)榻?jīng)常受到往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性，所以往復(fù)式制冷壓縮機(jī)中的氣閥和曲柄連桿機(jī)構(gòu)最容易受到破化。

在三種常見的制冷壓縮機(jī)（往復(fù)式、螺桿式、離心式）中，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的巨大噪聲是螺桿式制冷壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)。因?yàn)榻?jīng)常受到制冷劑氣體周期性地高速通過(guò)吸、排氣孔口，以及通過(guò)縫隙的泄漏等原因帶來(lái)的影響，所以在螺桿式制冷壓縮機(jī)中必須選擇合理的螺桿運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

在三種常見的制冷壓縮機(jī)（往復(fù)式、螺桿式、離心式）中，喘振是離心式制冷壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)。

造成離心式制冷壓縮機(jī)的喘振原因是因?yàn)?，?dāng)冷凝器的冷卻水進(jìn)水量減小到一定程度時(shí)，離心式制冷壓縮機(jī)的流量減小到很小，它的通道中出現(xiàn)嚴(yán)重的氣體 脫流，它的出口壓力突然下降。雖然離心式制冷壓縮機(jī)和冷凝器是聯(lián)合地工作，但是冷凝器中的氣體的壓力并不是同時(shí)地減低，于是冷凝器中的氣體的壓力反大于離 心式制冷壓縮機(jī)的出口壓力，造成冷凝器中的氣體倒流至離心式制冷壓縮機(jī)中，直至冷凝器中的氣體壓力下降到等于離心式制冷壓縮機(jī)的出口壓力為止。

這是，離心 式制冷壓縮機(jī)又開始向冷凝器送氣，流量增加，離心式制冷壓縮機(jī)恢復(fù)正常工作。但是，當(dāng)冷凝器中的氣體壓力也恢復(fù)到原來(lái)的氣體壓力時(shí)，離心式制冷壓縮機(jī)的流 量又減小，離心式制冷壓縮機(jī)的出口壓力有開始下降，氣體又產(chǎn)生倒流。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生周期性的氣流的振蕩現(xiàn)象。所以在離心式制冷壓縮機(jī)中，冷凝器的冷卻 水量是不宜過(guò)小的，否則會(huì)使在離心式制冷壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蓪?duì)離心式制冷壓縮機(jī)的破化。

總結(jié)：在制冷系統(tǒng)中，由于三種常見的制冷壓縮機(jī)（往復(fù)式、螺桿式、離心式）具有各自不同的特點(diǎn)。因此，它們?cè)谛阅苌暇哂懈髯缘膬?yōu)點(diǎn)和各自的缺點(diǎn)。

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