離心式製冷壓縮機

離心式壓縮機具有帶葉片的工作輪，當工作輪轉動時，葉片就帶動汽體運動或者使汽體得到動能，然後使部分動能轉化為壓力能從而提高汽體的壓力。

這種壓縮機由於它工作時不斷地將製冷劑蒸汽吸入，又不斷地沿半徑方向被甩出去，所以稱這種型式的壓縮機為離心式壓縮機。其中根據壓縮機中安裝的工作輪數量的多少，分為單級式和多級式。

如果只有一個工作輪，就稱為單級離心式壓縮機，如果是由幾個工作輪串聯而組成，就稱為多級離心式壓縮機。

在空調中，由於壓力增高較少，所以一般都是採用單級，其它方面所用的離心式製冷壓縮機大都是多級的。單級離心式製冷壓縮機的構造主要由工作輪、擴壓器和蝸殼等所組成。

壓縮機工作時製冷劑蒸汽由吸汽口軸向進入吸汽室，並在吸汽室的導流作用引導由蒸發器(或中間冷卻器)來的製冷劑蒸汽均勻地進入高速旋轉的工作輪3(工作輪也稱葉輪，它是離心式製冷壓縮機的重要部件，因為只有通過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，一邊由於受離心力的作用，在葉片槽道中作擴壓流動，從而使汽體的壓力和速度都得到提高。

由工作輪出來的汽體再進入截面積逐漸擴大的擴壓器4(因為汽體從工作輪流出時具有較高的流速，擴壓器便把動能部分地轉化為壓力能，從而提高汽體的壓力)。

汽體流過擴壓器時速度減小，而壓力則進一步提高。經擴壓器后汽體彙集到蝸殼中，再經排氣口引導至中間冷卻器或冷凝器中。

離心式製冷壓縮機與活塞式製冷壓縮機相比較，具有下列優點：

(1)單機製冷量大，在製冷量相同時它的體積小，佔地面積少，重量較活塞式輕5～8倍。

(2)由於它沒有汽閥活塞環等易損部件，又沒有曲柄連桿機構，因而工作可靠、運轉平穩、噪音小、操作簡單、維護費用低。

(3)工作輪和機殼之間沒有摩擦，無需潤滑。故製冷劑蒸汽與潤滑油不接觸，從而提高了蒸發器和冷凝器的傳熱性能。

(4)能經濟方便的調節製冷量且調節的範圍較大。

(5)對製冷劑的適應性差，一台結構一定的離心式製冷壓縮機只能適應一種製冷劑。

(6)由於適宜採用分子量比較大的製冷劑，故只適用於大製冷量，一般都在25～30萬大卡/時以上。如製冷量太少，則 要求流量小，流道窄，從而使流動阻力大，效率低。但近年來經過不斷改進，用於空調的離心式製冷壓縮機，單機製冷量可以小到10萬大卡/時左右。

蒸發溫度：

由物理學可知，迴轉體的動量矩的變化等於外力矩，則

T=m(C2UR2-C1UR1)

兩邊都乘以角速度ω，得

Tω=m(C2UωR2-C1UωR1)

徠也就是說主軸上的外加功率N為：

N=m(U2C2U-U1C1U)

上式兩邊同除以m則得葉輪給予單位質量製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 離心式製冷壓縮機的特性是指理論能量頭與流量之間變化關係，也可以表示成製冷

W=U2C2U-U1C1U≈U2C2U

（因為進口C1U≈0）

又C2U=U2-C2rctgβ C2r=Vυ1/(A2υ2)

故有

W= U22(1-

Vυ1

ctgβ)

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與壓縮機結構、轉速、冷凝溫度、蒸發溫度及葉輪吸入蒸氣容積流量有關。對於結構一定、轉速一定的壓縮機來說，U2、A2、β皆為常量，則理論能量頭W僅與流量V、蒸發溫度、冷凝溫度有關。

按照離心式製冷壓縮機的特性，宜採用分子量比較大的製冷劑，目前離心式製冷機所用的製冷劑有F—11、F—12、F—22、F—113和F—114等。

我國目前在空調用離心式壓縮機中應用得最廣泛的是F—11和F—12，且通常是在蒸發溫度不太低和大製冷量的情況下，選用離心式製冷壓縮機。此外，在石油化學工業中離心式的製冷壓縮機則採用丙烯、乙烯作為製冷劑，只有製冷量特別大的離心式壓縮機才用氨作為製冷劑。

離心式製冷壓縮機和其它製冷設備共同構成一個能量供給與消耗的統一系統。製冷機組在運行時，只有當通過壓縮機的製冷劑的流量與通過設備的流量相等時，以及壓縮機所產生的能量頭與製冷設備的阻力相適應時，製冷系統的工況才能保持穩定。

但是製冷機的負荷總是隨外界條件與用戶對冷量的使用情況而變化的，因此為了適應用戶對冷負荷變化的需要和安全經濟運行，就需要根據外界的變化對製冷機組進行調節，離心式製冷機組製冷量的調節有：1°改變壓縮機的轉速；2°採用可轉動的進口導葉；3°改變冷凝器的進水量；4°進氣節流等幾種方式，其中最常用的是轉動進口導葉調節和進氣節流兩種調節方法。

所謂轉動進口導葉調節，就是轉動壓縮機進口處的導流葉片以使進入到葉輪去的氣體產生旋繞，從而使工作輪加給氣體的動能發生變化來調節製冷量。

所謂進氣節流調節，就是在壓縮機前的進氣管道上安裝一個調節閥，如要改變壓縮機的工況時，就調節閥門的大小，通過節流使壓縮機進口的壓力降低，從而實現調節製冷量。

離心式壓縮機製冷量的調節最經濟有效的方法就是改變進口導葉角度，以改變蒸氣進入葉輪的速度方向(C1U)和流量V。但流量V必須控制在穩定工作範圍內，以免效率下降。

我國的科學家及科技工作者也進行了大量的卓有成效的研究，對離心式壓縮機的設計及加工進行了深入的研究，並形成了一系列的研究成果，與國外相比，毫不遜色。建議國內的製冷企業高舉民族工業的旗幟，研製出真正意義上的國產化離心式製冷壓縮機精品.

一、離心式製冷壓縮機的特點

離心式製冷壓縮機作為一種速度型壓縮機，具有以下優點：

1.在相同冷量的情況下，特別在大容量時，與螺桿壓縮機組相比，省去了龐大的油分裝置，機組的重量及尺寸較小，佔地面積小；

2.離心式壓縮機結構簡單緊湊，運動件少，工作可靠，經久耐用，運行費用低；

3.容易實現多級壓縮和多種蒸發溫度，容易實現中間冷卻，使得耗功較低；

4.離心機組中混入的潤滑油極少，對換熱器的傳熱效果影響較小，機組具有較高的效率。

具有以下缺點：

1.轉子轉速較高，為了保證葉輪一定的寬度，必須用於大中流量場合，不適合於小流量場合；

2.單級壓比低，為了得到較高壓比須採用多級葉輪，一般還要用增速齒輪；

3.喘振是離心式壓縮機固有的缺點，機組須添加防喘振系統；

4.同一台機組工況不能有大的變動，適用的範圍較窄。

二、離心式製冷壓縮機的應用狀況及趨勢

目前國內離心式冷水機組的大部分市場主要由歐日美一些製冷企業所佔據。比較有名的企業如特靈、開利、約克、麥克維爾、AXIMA（原蘇爾壽）、荏原、三菱等依靠先進的技術及良好工藝主導離心冷水機組市場。國內企業主要為重慶通用，早期引進NREC的技術來開發離心式製冷機。

隨著社會的發展，用戶需要的冷量越來越高，另外由於節能的要求使得離心機組具有越來越廣的市場。一些國內空調廠家如海爾、澳克瑪、格力及美的（與重慶通用合併）紛紛推出自己的離心式冷水機組。大冷與AXIMA合作開發出離心冷水機組及區域供暖的離心熱泵機組。這些離心機組大部分採用環保工質R134a。

隨著能源的形式日趨緊張，節能降耗是產品發展的一大趨勢。另外由於中國城鎮化水平的不斷提高，建築能耗不斷增加。具有最高性能係數的離心冷水機組無疑將成為市場的熱點，近年來離心冷水機組的銷量不斷提高。

國內大部分開發離心冷水機組的企業只是購買進口壓縮機，基本上沒什麼利潤。國外離心機廠家不會輕易出讓自己的核心技術，要想研製離心式製冷壓縮機，只有走自主開發的道路。隨著設計及製造技術的不斷成熟，使得國產離心式製冷壓縮機的研製成為可能。