三級離心式冷水機組

1981年，美國Trane公司開發出世界上第一台直接驅動的三級離心式冷水機組，該機組將三級壓縮、直接驅動和二級經濟器等先進的技術集於一體，至今為止仍是世界上效率最高、震動最小、噪音最低、製冷劑泄漏最少的機組。

其能效比最高可達7.85W/W（0.448kW/ton），在ARI標準工況下，機組效率比常規離心機組高16%~25%，是世界上效率最高的機組。

自問世以來，該機組以其性能優越、質量可靠和投資回報率高而贏得了用戶的青睞，在美國及全球的銷量遠遠超過了其他品牌的機組，成為了世界空調行業的首選。

基本介紹

• 中文名：三級離心式冷水機組
• 發明年代：1981
• 開發公司：美國Trane公司
• 最高能效比：7.85W/W

製冷循環

壓縮過程

第一級壓縮：氣態製冷劑從蒸發器中被吸入到壓縮機的第一級中，第一級葉輪將其加速。製冷劑氣體的溫度與壓力相應提高。壓縮過程為狀態點2到狀態點3

第二級壓縮：從第一級壓縮機出來的氣態製冷劑和來自兩級經濟器低壓側的製冷劑相混合，然後進入到第二級葉輪中。第二級葉輪將製冷劑氣體進行加速，進一步提高製冷劑的壓力與溫度到狀態點4

第三級壓縮：從第二級來的製冷劑氣體和來自第二級經濟器的製冷劑相混合，進入到第三級葉輪中加速，壓縮到狀態點5。這樣製冷劑氣體在壓縮機中完成了壓縮過程。

冷凝過程

狀態點5的高溫高壓的製冷劑氣體進入到冷凝器，將熱量傳給冷凝器中的冷卻水，使製冷劑氣體冷凝到狀態點6。

節流過程

第一個孔板節流：狀態點6製冷劑節流後進入經濟器高壓級一側，由於部分製冷劑閃蒸，使製冷劑到達狀態點7。

第二個孔板節流：狀態點7製冷劑節流後進入經濟器低壓級一側，由於部分製冷劑再次閃蒸，使製冷劑到達狀態點8。

第三個孔板節流：節流後進入蒸發器，到達狀態點1。

蒸發過程

從第三級節流裝置出來液態製冷劑由狀態點1進入到蒸發器後吸熱，蒸發為氣體後到達狀態點2，被吸入到壓縮機中。

離心式壓縮機喘振

原因

由於離心式壓縮機是速度型壓縮機，在部分負荷較小時，會發生“喘振”現象。

多級壓縮應對喘振

如右圖所示，離心壓縮機出口的速度V可分解為切向速度Vt與徑向速度Vr。切向速度Vt取決於葉輪的直徑與葉輪的轉速，徑向速度Vr與製冷劑流量成正比。若速度V與切向速度Vt的夾角減少到一定值時，壓縮機的氣體無法被排出，在葉輪內造成渦流，此時冷凝器中的高壓氣體會倒流進葉輪，使壓縮機內的氣體在瞬間增加，氣體被排出，然後氣體又會倒流進葉輪，如此往復循環。此時壓縮機進入了“喘振”狀態，將嚴重損害壓縮機。

解決方法

1、改進葉輪和擴壓管設計，潛力有限，效果不大；

2、採用電機變頻技術，系統複雜，造價昂貴；

3、採用熱氣旁通方法，部分負荷運行時能耗大，經濟性不佳；

4、採用多級壓縮的離心技術，其中特靈的多級離心壓縮技術最為成功，被廣泛套用。

5、要有效避免喘振，必須控制好速度V與切向速度Vt的夾角不能小於一定值。

6、特靈的多級壓縮技術特別採用低轉速設計，與單級壓縮相比，在有效降低Vt的同時保持徑向速度Vr，因此提高V與Vt的夾角而容易克服喘振。

7、通常情況下，多級離心壓縮機能夠在低至10%~20%負荷運行時不會喘振，而單級壓縮機如不採用熱氣旁通等措施，最小負荷只能運行到30%~40%。