La estructura y principio de funcionamiento de un compresor de refrigeración centrífugo son muy similares a los de un soplador centrífugo. Pero su principio de funcionamiento es fundamentalmente diferente al de un compresor de pistón. No utiliza la reducción del volumen del cilindro para aumentar la presión del gas, sino que se basa en cambios en la energía cinética para aumentar la presión del gas. El compresor centrífugo tiene una rueda de trabajo con paletas. Cuando la rueda de trabajo gira, las paletas impulsan el gas para que se mueva o obtengan energía cinética del gas y luego convierten parte de la energía cinética en energía de presión para aumentar la presión del gas. Este tipo de compresor se llama compresor centrífugo porque aspira continuamente vapor de refrigerante durante el funcionamiento y lo expulsa continuamente en dirección radial. Según la cantidad de impulsores instalados en el compresor, se divide en tipo de etapa única y tipo de etapa múltiple. Si solo hay una rueda de trabajo, se llama compresor centrífugo de una sola etapa. Si está compuesto por varias ruedas de trabajo conectadas en serie, se llama compresor centrífugo de múltiples etapas. En los acondicionadores de aire, dado que el aumento de presión es pequeño, generalmente se utiliza una sola etapa. La mayoría de los compresores de refrigeración centrífugos utilizados en otros aspectos son de varias etapas. La estructura de un compresor de refrigeración centrífugo de una sola etapa se compone principalmente de una rueda de trabajo, un difusor y una voluta. Cuando el compresor está funcionando, el vapor de refrigerante ingresa a la cámara de succión axialmente desde el puerto de succión, y el efecto de desviación en la cámara de succión guía el vapor de refrigerante desde el evaporador (o intercooler) para que ingrese uniformemente a la rueda de trabajo giratoria de alta velocidad 3. (La rueda de trabajo también se llama impulsor, que es un componente importante del compresor de refrigeración centrífugo, porque sólo a través de la rueda de trabajo se puede transferir energía al gas). Bajo la acción de las palas, el gas gira a alta velocidad con la rueda de trabajo y, al mismo tiempo, debido a la acción de la fuerza centrífuga, se expande y fluye en los canales de las palas, aumentando así la presión y la velocidad del gas. El gas que sale de la rueda de trabajo ingresa luego al difusor 4 cuya sección transversal se expande gradualmente (debido a que el gas tiene un caudal mayor cuando sale de la rueda de trabajo, el difusor convierte parcialmente la energía cinética en energía de presión, por lo tanto aumentando la presión del flujo de gas). A medida que el gas fluye a través del difusor, su velocidad disminuye y su presión aumenta aún más. Después de pasar por el difusor, el gas se recoge en la voluta y luego se dirige al intercooler o condensador a través del puerto de escape.
2. Características y características de los compresores frigoríficos centrífugos
En comparación con los compresores frigoríficos de pistón, los compresores frigoríficos centrífugos presentan las siguientes ventajas:
(1) Una sola máquina tiene una gran capacidad de enfriamiento cuando la capacidad de enfriamiento es la misma, es de tamaño pequeño, ocupa menos espacio y es de 5 a 8 veces más liviano que el tipo de pistón.
(2) Debido a que no tiene piezas de desgaste como anillos de pistón de válvula de vapor ni mecanismo de biela de manivela, funciona de manera confiable, funciona sin problemas, tiene poco ruido, es fácil de operar y tiene bajos costos de mantenimiento. .
(3) No hay fricción entre la rueda de trabajo y la carcasa, y no se requiere lubricación. Por lo tanto, el vapor del refrigerante no entra en contacto con el aceite lubricante, mejorando así el rendimiento de transferencia de calor del evaporador y el condensador.
(4) La capacidad de refrigeración se puede ajustar de forma económica y cómoda con un amplio rango de ajuste.
(5) Poca adaptabilidad a los refrigerantes. Un compresor de refrigeración centrífugo con una determinada estructura sólo puede adaptarse a un refrigerante.
(6) Dado que es adecuado utilizar refrigerante con un peso molecular relativamente grande, solo es adecuado para grandes capacidades de refrigeración, generalmente por encima de 250.000 a 300.000 kcal/hora. Si la capacidad de enfriamiento es demasiado pequeña, el caudal es pequeño y el canal de flujo es estrecho, lo que resulta en una gran resistencia al flujo y una baja eficiencia. Sin embargo, después de mejoras continuas en los últimos años, la capacidad de refrigeración de un compresor de refrigeración centrífugo utilizado para aire acondicionado puede ser tan pequeña como aproximadamente 100.000 kcal/hora.
Relación entre refrigeración, temperatura de condensación y temperatura de evaporación.
Se puede saber por la física que el cambio en el momento de impulso del cuerpo giratorio es igual al momento externo, entonces
T=m(C2UR2-C1UR1)
Multiplicando ambos lados por la velocidad angular ω, obtenemos
Tω=m(C2UωR2-C1UωR1)
Es decir, la potencia N aplicada sobre el eje principal es :
N=m(U2C2U- U1C1U)
Divida ambos lados de la fórmula anterior entre m para obtener el trabajo dado por el impulsor a la masa unitaria de vapor refrigerante, que es la cabeza de energía teórica del impulsor.
U2 C2
ω2 C2U R1 R2 ω1 C1 U1 C2r β Las características del compresor de refrigeración centrífugo se refieren a la relación cambiante entre la altura de energía teórica y el caudal, que también se puede expresar como refrigeración
W =U2C2U-U1C1U≈U2C2U
(Porque importó C1U≈0)
Y C2U=U2-C2rctgβ C2r=Vυ1/(A2υ2)
Entonces hay
W= U22(1-
Vυ1
ctgβ)
A2υ2U2
Donde: V—impulsor Caudal volumétrico de vapor de succión (m3/s)
υ1υ2 ——El volumen específico de vapor en la entrada y salida del impulsor (m3/kg) respectivamente
A2, U2: el borde exterior del impulsor Área de salida (m2) y velocidad circunferencial (m/s)
β: ángulo de instalación de la pala
De la fórmula anterior, Se puede ver que la carga de energía teórica W está relacionada con la estructura del compresor, la velocidad de rotación y la temperatura de condensación, la temperatura de evaporación y el caudal volumétrico de vapor de succión del impulsor. Para un compresor con una determinada estructura y una determinada velocidad, U2, A2 y β son todos constantes, por lo que la carga de energía teórica W solo está relacionada con el caudal V, la temperatura de evaporación y la temperatura de condensación.
De acuerdo con las características de los compresores de refrigeración centrífugos, se deben utilizar refrigerantes con pesos moleculares relativamente grandes. Actualmente, los refrigerantes utilizados en los compresores de refrigeración centrífugos incluyen F-11, F-12, F-22 y F. -113 y F-114, etc. En la actualidad, los compresores centrífugos para aire acondicionado más utilizados en mi país son el F-11 y el F-12, y los compresores de refrigeración centrífugos se suelen utilizar cuando la temperatura de evaporación no es demasiado baja y la capacidad de refrigeración es grande. Además, en la industria petroquímica, los compresores frigoríficos centrífugos utilizan propileno y etileno como refrigerantes. Sólo los compresores centrífugos con una capacidad de refrigeración especialmente grande utilizan amoníaco como refrigerante.
3. Ajuste del compresor de refrigeración centrífugo
El compresor de refrigeración centrífugo y otros equipos de refrigeración forman un sistema unificado de suministro y consumo de energía. Cuando la unidad de refrigeración está funcionando, las condiciones de funcionamiento del sistema de refrigeración pueden permanecer estables sólo cuando el caudal de refrigerante a través del compresor es igual al caudal a través del equipo, y cuando la carga de energía generada por el compresor coincide con la resistencia de el equipo de refrigeración. Sin embargo, la carga de la máquina de refrigeración siempre cambia con las condiciones externas y el uso de la capacidad de refrigeración por parte del usuario. Por lo tanto, para adaptarse a las necesidades cambiantes del usuario en cuanto a carga de refrigeración y operar de forma segura y económica, es necesario ajustar la unidad de refrigeración. según los cambios externos, la capacidad de refrigeración de la unidad de refrigeración se puede ajustar: 1° cambiando la velocidad del compresor; 2° utilizando una paleta guía de entrada giratoria; 3° cambiando el volumen de entrada de agua del condensador; estrangulación, etc., entre los cuales los más utilizados son. Hay dos métodos de ajuste: ajuste de la paleta guía de entrada giratoria y estrangulación del vapor de entrada. El llamado ajuste de las paletas guía de entrada giratoria consiste en girar las paletas guía en la entrada del compresor para hacer que el gas que ingresa al impulsor se arremoline, de modo que la energía cinética agregada al gas por la rueda de trabajo cambie para ajustar la capacidad de enfriamiento. El llamado ajuste de estrangulamiento de la entrada de vapor consiste en instalar una válvula reguladora en la tubería de entrada de vapor frente al compresor. Si desea cambiar las condiciones de funcionamiento del compresor, ajuste el tamaño de la válvula para reducir la presión en el compresor. entrada mediante estrangulación, reduciendo así la presión en la entrada del compresor. Lograr el ajuste de la capacidad de refrigeración. La forma más económica y efectiva de ajustar la capacidad de enfriamiento de un compresor centrífugo es cambiar el ángulo de la paleta guía de entrada para cambiar la dirección de la velocidad (C1U) y el caudal V de vapor que ingresa al impulsor. Sin embargo, el caudal V debe controlarse dentro de un rango operativo estable para evitar una disminución de la eficiencia.