空調(diào)用渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計【含CAD圖紙、說明書、UG三維模型】
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畢業(yè)設(shè)計(論文)
文獻綜述
題 目 空調(diào)用渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計
學(xué) 院
專 業(yè)
學(xué) 生
學(xué) 號
指導(dǎo)教師
1.渦旋式壓縮機的發(fā)展歷史
渦旋式壓縮機雖然發(fā)展歷史不長但是其發(fā)展速度之快,對于空調(diào)領(lǐng)域顯出寬廣的前景。渦旋式壓縮機是20世紀80年代才發(fā)展起來的一種新型容積型壓縮機,其機理最早由法國人寇克絲(Leon Creux)提出并于1905年在美國取得專利,由于渦旋體加工困難、軸向力不能穩(wěn)定平衡、防自轉(zhuǎn)機構(gòu)不靈活、軸向和徑向密封機構(gòu)不完善等原因,在當時沒得以實用化。直至20世紀70年代美國對渦旋式流體機械的基本理論進行了潛心研究,開發(fā)了He冷凍用壓縮機、膨脹機,顯示其卓越性能。
日本在渦旋式流體機械的研制上也不甘示弱。從1975年開始,根據(jù)“新容積式壓縮機開發(fā)”進行了預(yù)備研究。特研77B06“渦旋壓縮機開發(fā)”從1978年3月開始,圍繞空調(diào)用1.5kw、3kw冰箱用300W等機種進行了基礎(chǔ)研究。當前,渦旋式壓縮機它已經(jīng)成為功率在1~15kw范圍內(nèi)甚受青睞的制冷壓縮機,并逐步向大容量機型擴展。
我國1983 年以后才開始渦旋壓縮機的研制工作, 1987 年試制出第1 臺渦旋空氣壓縮機。目前渦旋壓縮機的研究制造主要集中在美國、日本、中國和韓國。近年來研究渦旋壓縮機的論文不斷增多, 研究內(nèi)容主要集中在渦旋壓縮機的幾何特性、工作原理、泄漏及密封、加工工藝及材料、型線修正及通用型線、整體優(yōu)化等方面。
2.渦旋式壓縮機的技術(shù)特點
2.1.容積效率高
多個壓縮腔同時工作,相鄰壓縮腔的氣體壓差小,氣體泄漏量小,容積效率高,可達90%~98%;動渦旋體上的所有點均以幾毫米的回轉(zhuǎn)半徑做同步轉(zhuǎn)動,所以運動速度低,摩擦損失??;沒有吸氣閥,也可以不設(shè)置排氣閥,所以氣流的流動損失小。渦旋式壓縮機的效率比往復(fù)式約高10%。
2.2.力矩變化小、振動小、噪聲低
渦旋式壓縮機的壓縮過程較慢,因一對渦旋體中幾個月牙形空間可同時進行壓縮過程, 故使曲軸轉(zhuǎn)矩變化小,渦旋式轉(zhuǎn)矩僅為滾動轉(zhuǎn)子式和往復(fù)式的1/10,壓縮機運轉(zhuǎn)平穩(wěn);又因為渦旋式壓縮機吸氣、壓縮、排氣是連續(xù)進行的,所以進排氣的壓力脈動很小,于是振動和噪聲都小。
2.3.可靠性高
有軸向、徑向間隙可調(diào)的柔性機構(gòu),能避免液擊造成的損失及破壞,故渦旋式壓縮機的運行可靠性高,渦旋式壓縮機即使在高轉(zhuǎn)速下與也保持高效率和高可靠性,其轉(zhuǎn)速可達13000r/min。
2.4.結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕
渦旋式壓縮機構(gòu)成壓縮室的零件數(shù)目與滾動轉(zhuǎn)子式以及往復(fù)式的零件數(shù)目之比為1:3:7,所以渦旋式的體積比往復(fù)式小40%,質(zhì)量輕15%;又由于沒有吸氣閥和排氣閥,易損零件少
3.渦旋式壓縮機的發(fā)展趨勢
渦旋式壓縮機的歷史相對較短,但是它在空調(diào)器中的使用卻在與日俱增。由于該類型壓縮機中,氣體壓縮引起的力矩波動較小,所以同往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機相比,它的振動可維持在一個較低的水平。市場上有售的渦旋式壓縮機容量范圍為0.75~15KW(不包括特殊型號),并且多數(shù)在3~5KW之間,應(yīng)用最多是在小型PAC中。
Danfoss—Maneurop和谷輪已經(jīng)宣布研制成功了20KW的大容量渦旋式壓縮機。谷輪在世界渦旋式壓縮機市場處于絕對主導(dǎo)地位。到2002年初,谷輪累計生產(chǎn)的渦旋式壓縮機總量已達2800萬臺。它的年總產(chǎn)量超過600萬臺,產(chǎn)品型號有230多種,采用的制冷劑包括R22、R407C、R410A、R404A和R134a。
谷輪在美國有四家工廠,國內(nèi)年產(chǎn)量超過350萬臺,其中位于北卡羅萊那洲謝爾比(Shelby)的工廠政致力于生產(chǎn)“Glacier”品牌的適應(yīng)型渦旋機。此外,谷輪還有一家專門生產(chǎn)渦旋式壓縮機核心零部件的工廠。谷輪在泰國Rayong的工廠生產(chǎn)1.5~6.75hp的渦旋機,年產(chǎn)量100萬臺。它在中國蘇州的工廠1999年底投產(chǎn)后,截止2001年底已累計生產(chǎn)渦旋式壓縮機50萬臺,而年生產(chǎn)能力也在100萬臺以上。
縱觀目前渦旋壓縮機研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況,對今后幾年渦旋壓縮機的研究發(fā)展方向歸納為:
①降低渦旋壓縮機的加工成本,主要是渦旋盤的加工。尋找加工復(fù)雜但具有良好性能型線的簡單方法。
②研究新的環(huán)保型制冷劑對渦旋壓縮機結(jié)構(gòu)的新要求。
③增大渦旋壓縮機的功率范圍,拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域,特別是研究其變頻特性以及在空調(diào)熱泵中的應(yīng)用。
④改進壓縮機的平衡機構(gòu),特別是軸向氣體力的平衡。減少氣體的泄漏,減少機械摩擦損失,從而提高渦旋壓縮機的工作效率和可靠性。
⑤加強對實際運行的實驗研究, 建立起關(guān)于渦旋壓縮機理論和實驗相應(yīng)發(fā)展的統(tǒng)一體系, 保證渦旋式壓縮機在借鑒其他類型壓縮機的基礎(chǔ)上發(fā)展方向的準確性;
⑥建立系統(tǒng)的包括壓縮機油冷卻、供油、電機等外部系統(tǒng)在內(nèi)的模塊化數(shù)學(xué)模型, 使之具有通用性; 并在原有基礎(chǔ)上強化對壓縮機內(nèi)部熱力學(xué)特性、動力學(xué)特性的研究, 更完善地分析壓縮機各種運行工況下的工作過程;
⑦擴大渦旋式壓縮機機型, 打破渦旋壓縮機在大容量( > 2 L/ min) 上的空白;
⑧提高對渦旋式壓所機的加工工藝, 保證壓縮機性能和品質(zhì);
⑨增強渦旋式壓縮機的市場競爭力。在保證性能和品質(zhì)的基礎(chǔ)上降低生產(chǎn)成本、運行成本, 從而降低產(chǎn)品價格, 并實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
4.總結(jié)
隨著社會的發(fā)展,科技的騰飛,空調(diào)已經(jīng)越來越普遍,而空調(diào)的核心部件——壓縮機的性能將會決定空調(diào)產(chǎn)品在該領(lǐng)域內(nèi)的競爭力,無疑,渦旋式壓縮機的優(yōu)越性能將會讓其在空調(diào)的發(fā)展中嶄露頭角,各界已經(jīng)廣泛重視渦旋壓縮機的研究與開發(fā),變頻調(diào)速技術(shù)在渦旋空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用使其獨特的優(yōu)點得以充分體現(xiàn)。今后一個時期, 渦旋壓縮機將逐步向高壓和大功率方向發(fā)展, 其應(yīng)用范圍將進一步擴大, 特別適合于環(huán)保要求高的特定應(yīng)用場合。在空調(diào)系統(tǒng)中, 新的制冷工質(zhì)對渦旋壓縮機的結(jié)構(gòu)提出新的要求, 經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進,渦旋壓縮機將會更加適應(yīng)此種應(yīng)用場合??梢灶A(yù)測,渦旋壓縮機的研究和制造將會在我國有一個較大的飛躍,其在空調(diào)領(lǐng)域也將會占有越來越重要的地位,其前景相當樂觀。
5.參考文獻
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