活塞机、螺杆机、涡旋机、离心机原理及优缺点

1.原理

依靠活塞的往复运动来压缩汽缸内的气体。通常是通过曲柄连杆机构，把原动机的旋转运动转变为活塞的往复运动。曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气过程和压缩、排气过程。

2.构造

包括机体、曲轴、连杆组件、活塞组件、气阀缸套组件等。

3.优点

（1）在一般的压力范围内，对材料的要求低，多采用普通的钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉；

（2）热效率较高，一般大、中型机组绝热效率可达0.7～0.85左右；

（3）气体的重度和特性对压缩机的工作性能影响不大，同一台压缩机可以用于不同的气体；

（4）活塞压缩机技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验；

（5）气量调节时，适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；

4.缺点

（1）结构复杂笨重，易损件多，维修工作量大；

（2）机器运转中有振动；

（3）排气不连续，气流有脉动，容易引起管道振动，严重时往往因气流脉动、共振而造成管网或机件的损坏；

（4）功率损失大，在部分载荷操作时效率降低；

（5）大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强度较大。

1.原理

通过阴阳转子的相互浸入，以及空间接触线不断的从吸气端面向排气端推移，使基元容积发生周期性变化，从而完成连续吸气、压缩和排气过程。

2.构造

由机壳、螺杆（或称转子）、轴承、能量调节装置等组成。

3.优点

（1）零部件少，易损件少，可靠性高；

（2）操作维护方便；

（3）没有不平衡惯性力。运转平稳安全，振动小；

（4）具有强制输气的特点，排气量几乎不受排气压力的影响，工况适应性强；

（5）螺杆压缩机的转子齿面实际上是有间隙的。因此对湿行程不敏感，能耐液击；

（6）排气温度低，可在较高压比的工况下运行；

（7）可实现制冷情无级调节，采用滑阀机构，使制冷量可从　15％～100％进行无级调节，节省运行费用；

（8）容易实现自动化，可实现远程通信。

4.缺点

（1）转子齿面是一空间曲面，需利用特制的刀具，在价格昂贵的设备上加工，机体零部件加工精度也有较高的要求，必须采用高精度设备；

（2）压缩机噪声高；

（3）螺杆压缩机只能适用于中、低压范围，不能用于高压场合；

（4）喷油量大，油处理系统复杂，故机组附属设备多；

（5）螺杆压缩机依靠间隙密封气体，在小容积范围内不具有优越的性能。

1.原理

动盘与静盘的涡旋线型相同，但相位差180o进行啮合，形成一系列封闭空间；静盘不动，动盘绕着定盘中心，以偏心距为半径作公转运动。当动盘公转时，依次相啮合，使月牙形面积不断压缩变小，从而使气体不断被压输，最后从静盘中心孔处排出。

2.结构

动盘（涡旋转子）、静盘（涡旋定子）、支架、十字联轴环、背压腔、偏心轴。

3.涡旋式压缩机优点

（1）驱动动涡盘运动的偏心轴可以高速旋转，涡旋式压缩机体积小重量轻；

（2）动涡盘与主轴等运动部件的受力变化小，整机振动小；

（3）适应于变转速运动和变频调速技术；

（4）涡旋压缩机整机噪声很低；

（5）涡旋压缩机有可靠和有效的密封性，其制冷系数不是随运行时间的增加而减小，而是略有提高；

（6）涡旋压缩机有着良好的工作特性。在热泵式空调系统中，特别表现在制热性能高、稳定性好、安全性高；

（7）涡旋式压缩机无余隙容积，能保持高容积效率运行；

（8）力矩变化小，平衡性高，振动小，运转平稳，从而操作简便，易于实现自动化；

（9）运动部件少、没有往复运动机构，结构简单、体积小、重量轻、零件少、可靠性高，寿命在二十年以上。

4.缺点

（1）运动机件表面多是呈曲面形状，这些曲面的加工及其检验均较复杂，制造需高精度的加工设备及精确的调心装配技术，因此制造成本较高。

（2）其运动机件之间或运动机件与固定机件之间，常以保持一定的运动间隙来达到密封，气体通过间隙势必引起泄漏，这就限制了回转式压缩机难以达到较大的压缩比，因此，大多数回转式压缩机多在空调工况下使用。

1.原理

压缩机叶轮转动时，制冷剂蒸汽由吸气室通过进口可导流叶片进入叶轮流道，在叶片的推动下气体随着叶轮一起旋转。由于离心力的作用，气体沿着叶轮流道径向流动并离开叶轮。

2.构造

单级压缩机主要由吸气室、叶轮（工作轮），括压器，蜗室（蜗壳）及密封等组成。对于多级压缩还设有弯道和回流器等部件。

3.优点

（1）离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小，相对于活塞式压缩机，在制冷量相同时，重量较活塞式轻5～8倍。

（2）由于它没有汽阀活塞环等易损部件，又没有曲柄连杆机构，运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员少。

（3）工作轮和机壳之间没有摩擦，无需润滑。在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。

（4）离心式压缩机为一种回转运动的机器，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。对一般大型化工厂，常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动力，为热能综合利用提供了可能。

4.缺点

（1）离心式压缩机目前还不适用于气量太小及压比过高的场合，并且由于适宜采用分子量比较大的制冷剂，故只适用于大制冷量，一般都在25～30万大卡/小时以上。

（2）离心式压缩机的稳定工况区较窄，其气量调节虽较方便，但经济性较差。

（3）一般要用增速齿轮传动，转速较高，对轴端密封要求高，这些均增加了制造上的困难和结构上的复杂性。

（4）低负荷时容易出现“喘振”现象。

来源：制冷百科郭鹏学暖通