離心式制冷機組

空調用離心式制冷機組(或稱離心式冷水機組)，由離心式製冷壓縮機、蒸發器、冷凝器、主電動機、抽氣回收裝置、潤滑系統、控制櫃和起動櫃等組成。這些部件的組成有的採用分散型組裝，但大部分為各部件組合在一起的“組裝型”機組。機組分為全封閉式、半封閉式、開啟式。

基本介紹

• 中文名：離心式制冷機組
• 外文名：centrifugal chiller
• 別名：離心式冷水機組
• 機組形式：全封閉式、半封閉式、開啟式
• 性質：科學
• 組成部分：離心式製冷壓縮機、蒸發器等

機組分類

（1）全封閉式

圖1 （1-1、2段壓縮機用電動機 2-冷凝器 3-蒸發器 4-3、4段壓縮機用電動機）為全封閉式離心制冷機組簡圖。它把所有部件封閉在同一機殼內，一般用於飛機機艙內的空調。它具有製冷量小、氣密性好、取消了增速置因而結構簡單、噪聲低、振動特點。

圖1全封閉型離心式制冷機組筒圖

（2）半封閉式

半封閉機組如圖2（1-第一級入口徑向可調導葉2-第二級入口徑向可調導葉 3-蝸室 4-轉子件 5-壓縮機平衡管接頭法蘭與油分離器 6-推力軸承7-油槽 8-電加熱器 9-右徑向滑動軸承 10-雙級徑嚮導葉傳動機構 1l-聯軸器 12-左徑向滑動軸承）所示。該圖採用兩端支撐式雙繳離心式製冷壓縮機。其製冷劑大都採用R11或R 22，在封閉系統中循環。從外形上仍可辨別各部件的形狀及連線法蘭，而不是統一封閉在一個機殼內。若在部件的結合處處理不當，仍有少量泄漏。

圖2 兩端支撐式雙級離心式製冷壓縮機縱剖面圖

機組為組裝式，各部件均在製造廠內組合成一個整體，並採用共用底座。壓縮機的進、出口分別與蒸發器和冷凝器相接。主電動機的冷卻採用製冷劑液體直接噴射電動機繞組而蒸發冷卻，在較早的機組中，有用電動機外殼中設有水套而用冷水冷卻的。半封閉機組具有結構緊湊、占據空間和面積小、對基礎要求不高、運輸管理方便等優點，且有較大的製冷量。

（3）開啟式

開啟式機組內的各部件是在使用現場分散安裝的，機組外形見圖3（1-壓縮機2-增速器 3-主電動機 4-聯軸器5-潤滑系統 6-蒸發器7-冷凝器），無共用底座。壓縮機1採用兩個蝸殼，與電動機3用軸承和連軸器4連線。這種機組對壓縮機的軸端密封要求較高，且占地面積和空間大。機組LSLXR123用於空調，製冷劑為R123，由於採用了可靠的軸端密封而做成開啟式機組。其電動機採用水冷卻，可節省電能3%～6%。在發生故障時易於維修。對化工用的制冷機組，由於為多級壓縮機、功率大、製冷系統也比較複雜，一般均採用開啟式機組。

圖3國產分散型離心式制冷機組外形圖

單筒和雙筒機組

半封閉式機組中，蒸發器和冷凝器的布置形式可分單筒形和雙筒形。

單筒型是將蒸發器和冷凝器布置在同一筒體內，稱為單筒型蒸發器-冷凝器如圖4（l-蒸發器2-冷凝器3-浮球閥），是目前用得最為廣泛的一種。冷凝器2位於上方，蒸發器1位於下方，其間用弧型板隔開。浮球閥3位於簡體縱向中部下方。

圖4 單筒型蒸發器-冷凝器簡圖

製冷量小時，由於設備小，製造工藝上有困難而採用雙筒型如圖5（1-壓縮機 2-增速器 3-主電動機 4-冷凝器 5-蒸發器）。蒸發器5和冷凝器4的筒體採用上、下的布置方式，以節省占地面積。也有兩者平行布置的。

圖5雙筒形豎直放置的蒸發器和冷凝器外型圖

離心機組性能下降的主要原因

機組長時間運行後會出現不能滿負荷運行、喘振、蒸發溫度偏低、冷凝溫度偏高、電機電流偏高等現象,導致其製冷能力下降。機組性能下降的主要原因主要有製冷劑化學、熱力性能發生變化,潤滑油變質,換熱面熱阻過大,系統密封不良,製冷劑系統和水系統相互滲透等原因。

（1）製冷劑

離心式制冷機組的製冷劑使用的氟利昂主要有R11、R134a、R123等。可以從製冷劑與水、製冷劑與潤滑油、製冷劑與金屬及非金屬三個方面來闡述製冷劑的性能變化。①製冷劑與水，在氟利昂作為製冷劑的製冷系統中,當製冷溫度在0 ℃以下時,游離態的水會結冰堵塞節流通道,並造成系統供液不足,機組製冷量下降；另外,水溶解到製冷劑後會發生水分解現象,並產生酸性物質,腐蝕金屬材料,降低繞組的電氣絕緣性能。②製冷劑與潤滑油，同製冷劑與潤滑油的溶解性不同,大致是互溶或不溶。互溶時,潤滑油可隨製冷劑一起滲透到壓縮機的各個部件,形成良好的潤滑條件,延長機組的運行壽命,但互溶會使潤滑油的黏度降低,機組在相同壓力下的蒸發溫度升高；不溶時,製冷劑和潤滑油易於分離,但傳熱面及機組內表面形成油膜會降低傳熱係數。③製冷劑與金屬及非金屬鹵代烴含水時會發生水解形成酸性物質,對金屬有腐蝕作用,因此,含水的製冷劑與潤滑油的混合物能夠溶解銅,形成鍍銅現象。鍍銅現象會影響運動部件的密封狀況,損害軸承進而影響負壓機組的整體密封性能,使外界空氣進入機組內部,導致冷凝壓力過高等異常情況發生;同時,鹵代烴也是一種很好的有機溶劑,會使高分子材料(如天然橡膠、樹脂等)變軟、膨脹或產生氣泡。

（2）潤滑油

潤滑油又叫制冷機油,它潤滑壓縮機的各個運動部件,既減少摩擦和磨損,又起到冷卻作用,使運動部件保持較低溫度,提高效率。潤滑油對製冷劑性能的影響主要表現在以下幾個方面。①熱力性能，油溶入製冷劑後,製冷劑的熱力性能降低。在一定的冷凝壓力下,蒸發器和冷凝器的壓差增大,壓縮機的耗功增加。一般,蒸發溫度每降低1℃ ,要增加4%的電力消耗。另外,潤滑油攜帶製冷劑進入油系統,會減少系統製冷劑的循環量,造成製冷能力下降。②傳熱效果潤滑油溶入製冷劑,會引起傳熱係數的下降。純製冷劑在蒸發和冷凝過程中是沸騰換熱和凝結換熱,油的存在會使換熱面形成一層油膜,傳熱方式會由沸騰換熱和凝結換熱轉變為熱傳導方式,而油的導熱係數遠小於沸騰換熱係數和凝結換熱係數,一般在含油6%時,會有顯著表現。③製冷劑進入油系統後在潤滑點摩擦發熱,油中的製冷劑由於沸點低而閃發,造成局部冷卻欠佳,發熱過量,可能在推力軸承中閃發形成軸向平衡推力的變化,使機械發生軸向脈動,影響密封和軸承承載能力。

（3）不凝性氣體

以R11、R123為製冷劑的機組是負壓機組,其壓縮機進口處於真空狀態。當機組運行、檢修或停機時,不可避免地有水、空氣或不凝性氣體滲透到機組中。如果不及時排除,會引起冷凝器頂部壓力急劇升高,導致製冷量下降,耗功增加。

（4）冷卻水和冷水

一般冷卻塔水系統都為開式循環,水與大氣不斷地接觸,進行熱質傳遞,循環水中CO₂不斷散失,CaCO₃結晶析出形成沉澱,同時,大氣中塵埃混入水中形成泥垢,使冷凝器的傳熱管管壁結垢,導致冷凝器換熱能力下降,機組耗功增加。相對而言,冷水系統處於密閉循環狀態,不與外界直接接觸,但也會在蒸發管管壁形成水垢。