全封闭制冷压缩机技术发展趋势与动态(2)

图7 吸气阀的运动规律[5]

很显然,被测压缩机的吸气阀运动规律并不正常:因弹簧力过强产生的颤振现象将大大增加噪声和振动、降低压缩机的效率。这正是研究气阀的目的所在。这也可以通过数学模拟来完成,但前提是计算准确。

国内外全封闭制冷压缩机的研究涵盖了前述的所有研究方向,在此仅作示例说明,不一一列举。

4 新型压缩机和压缩机的新结构

为了提高压缩机的品质或者适应应用领域的扩展,新的制冷压缩机机型不断出现,或者是全新的运动原理、或者是现有运动原理的结构变化。笔者介绍几种新型压缩机和压缩机的新结构。4.1 线形压缩机

线形压缩机是在往复式压缩机的基础上发展起来的。传统往复式压缩机的驱动电机输出的是旋转运动,而压缩机活塞运动需要的是往复运动,这样就必须采用曲柄连杆机构将电动机的旋转运动转换为活塞的往复运动。这样的运动转换是必不可少的,但这既增加了运动零部件数量又产生了不可避免的能量损失,使压缩机的振动和噪声

轴的旋转,由螺旋叶片、汽缸和转子所组成的封闭

容积向排气端运动并逐渐缩小体积,以实现气体的压缩[6]。

图8 螺旋叶片压缩机的工作原理[6]

这种压缩机具有结构简单、紧凑,电机定子可置于汽缸外(以主轴转子作为电机的转子),将电机与泵体重叠起来,轴向尺寸可大大缩小,较好的性能,较小的噪声与振动,无气阀、强制排气的特点。

这种压缩机广泛产业化的前景尚不明朗。4.3 摆动式压缩机

摆动式压缩机是在转子式压缩机基础上发展起来的一种压缩机。常规转子式压缩机的转子与滑片是2个独立的零件,滑片在其背部弹簧力的作用下紧压在转子上并随转子的运动做往复运动。摆动式压缩机的转子与滑片做成一个整体,称为

发展趋势介绍

机,大多数的现有压缩机机型如往复式、转子式、涡旋式、螺杆式等都可以采用这种制冷剂开发出相应的压缩机。所须解决的问题是跨临界循环的高压力和大压差带来的强度问题及高压下采用人工合成润滑油带来的润滑和摩擦问题等。考虑到热泵热水器巨大的市场发展空间,CO2压缩机具有良好的发展潜力,已成为制冷压缩机的一个主要发展方向。

图9 摆动式压缩机的工作原理

目前国内热泵热水器用CO2压缩机的开发和产业化应用尚有待时日,且CO2热泵热水器的开发仍有一定难度。热泵热水器多使用普通的HCFC 22压缩机,这就形成了热泵热水器用HCFC 22压缩机的市场需求,成为短时期内制冷压缩机的一个发展方向。所须要解决的问题是较高冷凝温度造成的可靠性、能效问题以及冬季和夏季巨大的工况差异问题。

4.6 新制冷剂压缩机

与CO2压缩机类似,新制冷剂压缩机不属于新的机型,所有的现有压缩机机型如往复式、转子式、涡旋式、螺杆式等都可以采用各种新制冷剂开发出相应的压缩机。

目前有可能替代HCFC 22作为制冷剂的物质可分为几大类:天然物质如NH3,H2O,R290和CO2及这些物质的混合物等;人工合成单质或混合制冷剂如R410A,R134a,R32和R407C等;以及尚处于开发阶段的一些混合制冷剂。其中一些制冷剂的压缩机技术已经成熟、具备了批量供货能力。未来的主要开发方向是NH3,R290,R32和CO2及未来出现的制冷剂。

开发新制冷剂压缩机相对比较简单,主要的难题在于长期替代制冷剂的不确定性造成的研发投入和工作量问题,以及制造装备、制造工艺的改造问题。在采用易燃易爆制冷剂时尚存在安全性问题。4.7 其他

此外,还有其他一些新型压缩机或新的压缩机结构,如旋转滑片式压缩机、利用转动导杆原理开发的椭圆压缩机、转缸驱动转子滑片式压缩机以及旨在改善制热性能的补气增焓涡旋式压缩机等,在此不一一赘述。5 结束语

综上所述,全封闭制冷压缩机的发展特征表现为借助于热力学、动力学、传热传质、润滑摩擦

(下转第11页)

摆动式压缩机消除了滑片与转子间的摩擦,适用于高压力差的应用场合,尽管目前尚未大规模产

业化,但有一定发展潜力。HirokiKAMIISHIDA等介绍了一种使用永磁同步电动机的高效摆动式压缩机[7]。

4.4 3D涡旋式压缩机

随着对传统制冷压缩机研究的不断深入,其结构和功能可能发生较大的变化,从而形成压缩机的新结构,前述的线形压缩机和摆动式压缩机均属于此类情况。HajimeSATO等则介绍了一种在涡旋式压缩机基础上发展出来的3D涡旋式压缩机,图10

所示为这种压缩机的动盘。

[8]

图10 3D涡旋式压缩机的动盘

3D涡旋式压缩机在传统涡旋式压缩机径向压缩气体的基础上,通过涡旋线高度的变化(中心部位较低,传统涡旋式压缩机高度不变)增加了气体的轴向压缩。与传统涡旋式压缩机相比,具有高效、低噪声、结构紧凑、高可靠性的特点。4.5 CO2压缩机和热泵热水器用压缩机

CO2属于纯天然物质,其GWP值低,属于环保制冷剂。同时其跨临界循环的特征还使得其在热泵热水器中应用具有独特的节能优势。

2

发展趋势介绍

的实现都必须以电网信息化为前提。我国多数地区的住宅用户目前连峰谷分时计费制度都没有实

施,一些地区不得不花费高昂的投资一再建设抽水蓄能电站。随着可再生能源发电规模在未来几年的迅速扩大,电网高效、可靠运行的问题日益突出。以建设坚强电网为基本目标的智能化电网建设已经被纳入我国电力部门的议事日程,面向住宅用户的电网信息化建设将为需求响应型家用电器的应用创造条件,我国相关家电生产企业积极考虑在需求响应技术应用方面有所作为。

参考文献

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(上接第5页)

等研究方向,提高现有压缩机机型的品质或开发新型压缩机/新结构以满足节能、环保、可靠、低噪的总体要求。市场的要求不断提高,压缩机的发展也将是永恒的。

参考文献

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