螺杆式制冷压缩机是制冷系统的核心设备,主要通过螺杆转子的啮合运动来实现对制冷剂的压缩和输送,其工作原理及流程如下:
一、基本结构
主要部件:
阴、阳转子:阳转子(凸齿)与阴转子(凹齿)相互啮合,通常阳转子为 4 齿,阴转子为 6 齿,通过同步齿轮驱动。
机体:包含气缸和吸、排气端座,形成封闭的压缩腔。
滑阀:用于调节压缩机的输气量(10%~100%),通过改变有效压缩长度实现。
轴承与密封装置:支撑转子并防止制冷剂泄漏。
二、工作原理(以单级压缩为例)
螺杆式制冷压缩机的工作过程可分为吸气、压缩、排气三个阶段,由转子齿槽与机体之间的空间变化完成。
1. 吸气过程
当转子的齿槽与吸气口连通时,制冷剂气体(低温低压)在压差作用下进入齿槽空间。
随着转子旋转,齿槽容积逐渐增大,直至齿槽完全脱离吸气口,吸气过程结束。
2. 压缩过程
转子继续旋转,阴、阳转子的齿开始啮合,齿槽容积逐渐减小,制冷剂气体被压缩,压力和温度升高。
压缩过程中,滑阀若处于非满负荷位置,会提前切断压缩腔,减少有效压缩行程,实现能量调节。
为降低压缩温升和密封效果,通常向压缩腔喷入润滑油(喷油式压缩机),润滑油与制冷剂混合后需在后续流程中分离。
3. 排气过程
当齿槽容积减小到与排气口连通时,被压缩的高温高压制冷剂气体排出,进入冷凝器。
转子继续旋转,齿槽容积再次增大,开始下一个吸气循环。
三、工作流程(系统级示意)
制冷剂循环:
压缩机吸入从蒸发器来的低压制冷剂蒸汽,压缩后变为高压蒸汽。
高压蒸汽进入冷凝器,向冷却介质(水或空气)放热冷凝为液体。
液态制冷剂经节流阀降压后进入蒸发器,吸收被冷却物体的热量蒸发,再次被压缩机吸入,形成循环。
润滑油系统:
喷油式螺杆压缩机需独立的油路系统,润滑油经油泵加压后喷入压缩腔,起到润滑、冷却、密封和降噪作用。
排气后,油与制冷剂在油分离器中分离,润滑油过滤、冷却后重新循环使用。
四、关键特点与优势
优点:
结构简单,易损件少,运行可靠,维护周期长。
可实现无级能量调节,适应负荷变化能力强。
排气连续、均匀,压力脉动小。
对湿行程(液击)不敏感,安全性高。
缺点:
转子加工精度要求高,制造成本较高。
喷油式需额外的油处理系统,系统复杂度增加。
噪音相对较高(需配置隔音装置)。
五、应用场景
广泛用于大型商用空调、工业制冷(如冷库、化工冷却)、冷冻干燥等领域。
适用于中、大型制冷量需求(通常 50~2000kW),常用制冷剂包括 R22、R134a、R404A 等。
总结
螺杆式制冷压缩机通过转子的啮合运动实现气体压缩,具有高效、可靠、调节灵活的特点,其工作流程与制冷系统的其他部件(冷凝器、蒸发器、节流装置)协同配合,形成完整的制冷循环。实际应用中,喷油式设计和能量调节滑阀是其区别于活塞式压缩机的重要特征。