Definicja zastosowań segmentacji sprężarek w lekkim chłodnictwie komercyjnym
Urządzenia chłodnicze można podzielić na domowe i komercyjne w zależności od ich przeznaczenia, a chłodnictwo komercyjne można podzielić na lekkie komercyjne i ciężkie komercyjne. Obecnie większość popularnych scenariuszy chłodzenia i chłodnictwa domowego reprezentowanych przez domowe lodówki i zamrażarki wykorzystuje sprężarki tłokowe. W lekkich komercyjnych scenariuszach chłodzenia i chłodnictwa (obejmujących głównie witryny chłodnicze, komercyjne maszyny do lodu, chłodnie, lodówki kuchenne i zamrażarki medyczne, automatyczne samoloty transportowe, lodówki samochodowe) stosuje się sprężarki tłokowe, rotacyjne i spiralne. Sprężarki tłokowe są stosowane głównie w domowych lodówkach i zamrażarkach o mocy ≤1.5 KM. Sprężarki rotacyjne zajmują główne miejsce w lekkim komercyjnym chłodnictwie w zakresie mocy 1-3 KM. Zakres mocy 3-5 KM stopniowo zastępuje sprężarki spiralne. Sprężarki spiralne stanowią dużą część zastosowań na rynku ≥5 KM.
Porównanie konstrukcji, wydajności i charakterystyk ekonomicznych sprężarek tłokowych, rotacyjnych i spiralnych
Trzy typy sprężarek są zazwyczaj nazywane sprężarkami pierwszej, drugiej i trzeciej generacji, w zależności od daty ich powstania. Porównanie charakterystyk tych trzech typów sprężarek przedstawia się następująco:
| projekt | tłok | obrotowy | przewijać |
| Zasady ruchu mechanicznego | liniowy ruch posuwisto-zwrotny | ruch obrotowy okrężny | translacja rotacyjna |
| Cechy konstrukcyjne | Struktura korbowodu, stojana silnika i korpusu pompy są połączone ze sobą za pomocą śrub, cały ruch jest wewnętrznie wspierany przez sprężyny zawieszenia lub sprężyny ściskające, a konstrukcja jest zwarta. | Mimośrodowy sworzeń napędza okrągły wirnik, który obraca się w cylindrze. Korpus pompy i silnik są bezpośrednio zamocowane na obudowie. Pompa nie posiada zaworu ssącego, ma niewielkie rozmiary i jest lekka. | Zazębienie wirnika spiralnego i stojana spiralnego służy do utworzenia wielu komór sprężania. Dzięki obrotowi wirnika spiralnego, objętość każdej komory sprężania zmienia się w sposób ciągły, co zapewnia sprężanie medium. Urządzenie charakteryzuje się prostą konstrukcją, małą objętością, lekkością oraz brakiem zaworów i innych części podlegających zużyciu. |
| Charakterystyka wydajności | Dzięki wewnętrznej konstrukcji sprężynowej i wnęce tłumika drgania powstające w wyniku zmian momentu obrotowego wału korbowego nie są przenoszone na obudowę, co sprawia, że drgania są niewielkie, a hałas niski. | Charakteryzuje się wysoką sprawnością (niewielki luz, brak przegrzewania się zasysanego powietrza i o 20-30% wyższa sprawność niż w przypadku silnika tłokowego). Średni współczynnik sprawności jest o 20% wyższy niż w przypadku silnika tłokowego. Silnik charakteryzuje się dobrą wydajnością w zmiennych warunkach pracy i wysoką niezawodnością. | Objętość bez luzu i współczynnik objętości są o 10% wyższe niż w przypadku maszyny wirnikowej. Charakteryzuje się dobrą zmiennością prędkości, pracą wielu komór jednocześnie, równomiernym momentem obrotowym i dobrym wyważeniem maszyny. Dzięki temu charakteryzuje się niskim poziomem wibracji, niskim poziomem hałasu, stabilną pracą, wysoką niezawodnością i nadaje się do pracy przy niskich, stałych ciśnieniach. Czynnik chłodniczy o stosunkowo niskim ciśnieniu roboczym. |
| Cechy produkcyjne | Liczba części wynosi ≥80, struktura cylindra, tłoka i korbowodu jest stosunkowo skomplikowana, korpus pompy ma wiele powierzchni odlewanych i zużywa dużo surowców. | Liczba części jest o 1/3 mniejsza niż w maszynie tłokowej. Części mają proste kształty, głównie cylindryczne, łukowe lub płaskie. Technologia obróbki jest prosta, a koszt niski. | Główne komponenty stanowią zaledwie 1/10 maszyny tłokowej, a objętość została zmniejszona o około 30%. Precyzyjny profil spirali jest stosunkowo złożony, głównie o zakrzywionym kształcie, co utrudnia i zwiększa koszty obróbki i kontroli. |
| Status aplikacji | Stosowany głównie w chłodnictwie, ma absolutną przewagę na rynku domowych urządzeń chłodniczych o mocy poniżej 1 KM. | Dzięki przewadze kosztowej i ciągłemu podnoszeniu poziomu technicznego, scenariusze zastosowań stają się coraz bardziej zróżnicowane. Sektor klimatyzacji domowej ma absolutną przewagę. Zastosowania na rynkach wschodzących, takich jak pompy ciepła i chłodnictwo, stopniowo się rozwijają, wykazując tendencję do stopniowego zastępowania niektórych urządzeń tłokowych i spiralnych. | Znajduje zastosowanie w klimatyzacji, pompach ciepła i chłodnictwie. Zakres mocy koncentruje się głównie w zakresie 3-15 KM. Zakres mocy 3-5 KM jest stopniowo zastępowany przez maszyny wirnikowe. Wprowadza je do nowych obszarów, takich jak chłodnictwo, niskotemperaturowe pompy ciepła i pojazdy zasilane nowymi źródłami energii. Możliwości rozwoju. |
Analiza warunków pracy w zastosowaniach lekkiego chłodnictwa komercyjnego i analiza porównawcza danych pomiarowych maszyn tłokowych i maszyn rotacyjnych
Norma EN12900 dzieli warunki zastosowania sprężarek na: wysoką temperaturę, średnią temperaturę i niską temperaturę w zależności od temperatury parowania lekkich urządzeń chłodniczych przeznaczonych do zastosowań komercyjnych.
Porównanie teoretycznych wykresów ciśnienia i entalpii w warunkach wysokiej, średniej i niskiej temperatury zgodnie z normą EN12900
Porównując teoretyczne charakterystyki cyklu chłodniczego dla trzech warunków pracy, można zauważyć, że:
| Warunki pracy EN12900 | Teoretyczna temperatura spalin (℃) | Stopień sprężania (ciśnienie skraplania/ciśnienie parowania) | Teoretyczny przepływ masy cyrkulacyjnej (w oparciu o warunki pracy w wysokiej temperaturze) |
| wysoka temperatura | 69 | 3.26 | 1 |
| średnia temperatura | 78 | 4.72 | 58% |
| niska temperatura | 103 | 11 | dwadzieścia jeden% |
Od warunków pracy w wysokiej temperaturze do warunków pracy w niskiej temperaturze, wraz ze spadkiem temperatury parowania układu, teoretyczna temperatura tłoczenia sprężarki stopniowo wzrasta, stosunek sprężania staje się coraz większy, a przepływ cyrkulacyjny sprężarki gwałtownie spada. W warunkach niskiej temperatury i niskiej temperatury parowania sprężarka będzie pracować przy dużym stosunku sprężania, małym natężeniu przepływu i wysokiej temperaturze tłoczenia przez długi czas. W tych warunkach pracy, niezależnie od rodzaju sprężarki, spowoduje to uszkodzenie silnika sprężarki i mechanicznej struktury korpusu pompy. Niezawodność niesie ze sobą ogromne wyzwania. Aby poradzić sobie z powyższymi niekorzystnymi warunkami w warunkach niskiej temperatury, stosujemy nowy typ sprężarki rotacyjnej ze strukturą wtryskową. Wtryskując ciecz chłodzącą do komory sprężania, skutecznie obniżamy temperaturę tłoczenia sprężarki i zwiększamy przepływ cyklu sprężania. Wydajność chłodnicza sprężarki została poprawiona; Ponadto przeprowadziliśmy nowe obróbki powierzchni i zoptymalizowaliśmy strukturę kanału smarowego wału korbowego sprężarki wirnikowej, łopatek ślizgowych i innych części podatnych na zużycie, zwiększając w ten sposób odporność części na zużycie i poprawiając efekt smarowania sprężarki, co może zapewnić niezawodną pracę sprężarki w warunkach niskich temperatur i wysokiego stopnia sprężania.
Poniżej przedstawiono porównanie danych testowych pewnego modelu poziomej sprężarki chłodniczej z podwójnym wirnikiem produkcji naszej firmy oraz sprężarki tłokowej innej marki w warunkach temperatury parowania wynoszącej -23.3°C i -6.7°C:
| Numer produktu | Zasilanie/czynnik chłodniczy | masa/wyporność | Moc chłodnicza (W) | Moc (W) | Efektywność energetyczna (w/w) | Temperatura spalin (℃) | Hałas (dB(A)) |
| Zagraniczna marka NJ2212GK | AC230~50Hz | 21.45Kg | (chłodzone) 2875W | 1913W | 1.5 | 116.6 | 51.6 |
| R404A | 34.38 cmXNUMX/obr. | (zamrożone) 1377W | 1239W | 1. 0 1 | 132.4 | 46.4 | |
| Boyang THSD329KS | AC230~50Hz | 19.8Kg | (chłodzone) 3621W | 2124 | 1.7 | 69.3 | 55.4 (52.6) |
| R404A | 32.9 cmXNUMX/obr. | (zamrożone) 1854W | 1530 | 1.21 _ | 74.5 | 55 (50) |
Uwagi: Podane w nawiasach dane dotyczące hałasu sprężarek naszej firmy odnoszą się do sprężarki pokrytej bawełnianą izolacją akustyczną.
Na podstawie powyższych danych pomiarowych możemy stwierdzić:
- Nasza pozioma sprężarka dwuwirnikowa THSD329KS do chłodnictwa i chłodzenia ma wydajność chłodniczą wyższą o 30–40% od wydajności sprężarek tłokowych zagranicznych marek o tej samej pojemności skokowej, zarówno w warunkach chłodzenia, jak i mrożenia, a efektywność energetyczna chłodzenia jest wyższa o ponad 13%.
- W warunkach chłodniczych (-23.3°C) silnik tłokowy znajduje się zasadniczo w skrajnym stanie granicznym pracy (temperatura spalin przekroczyła 130°C). Jednakże, ponieważ nasza sprężarka wykorzystuje quasi-dwustopniową konstrukcję sprężania z obwodem wtrysku, temperaturę spalin sprężarki można kontrolować w zakresie 80°C, co skutecznie zapewnia niezawodność sprężarki.
- Maszyna tłokowa charakteryzuje się niskim poziomem hałasu dzięki dobremu tłumieniu sprężyny i tłumikowi. Po pokryciu naszej maszyny wirnikowej bawełną izolacyjną, poziom hałasu sprężarki jest zbliżony do poziomu hałasu maszyny tłokowej, a wydajność w układzie chłodzenia jest porównywalna.
na zakończenie
W niniejszym artykule, poprzez analizę teoretyczną i porównanie sprężarek tłokowych, wirnikowych i spiralnych trzeciej generacji o największej objętości użytkowej w branży, wybrano podobne rozwiązania dla dwóch typów sprężarek – tłokowych i rotacyjnych – powszechnie stosowanych w lekkim chłodnictwie komercyjnym i chłodnictwie o mocy 1–3 KM. Na podstawie badań porównawczych i analizy produktów masowych, w połączeniu z charakterystyką teoretycznego cyklu chłodniczego w warunkach chłodniczych i mroźniczych, wyciągnięto następujące wnioski:
- Sprężarka rotacyjna charakteryzuje się prostą konstrukcją i dopracowanym systemem produkcji i przetwarzania. Charakteryzuje się wysoką wydajnością chłodniczą, niezawodnością i dojrzałością techniczną. Charakteryzuje się dobrymi warunkami pracy i zmienną prędkością obrotową. Może być zaprojektowana jako pojedyncza maszyna quasi-dwustopniowa lub dwucylindrowa dwustopniowa, co pozwala sprostać potrzebom w zakresie lekkich zastosowań chłodniczych w obiektach komercyjnych. Ma wysokie wymagania aplikacyjne, takie jak wysoki stosunek sprężania, niskie natężenie przepływu i wysoka temperatura tłoczenia. Posiada naturalne zalety aplikacyjne w postaci wysokiej niezawodności, wysokiej wydajności i niskich kosztów, i doskonale nadaje się do lekkich zastosowań chłodniczych w obiektach komercyjnych o mocy 1-3 KM.
- Nowa sprężarka rotacyjna z wtryskiem cieczy charakteryzuje się lepszą wydajnością i większą niezawodnością niż sprężarka tłokowa w zastosowaniach komercyjnych o mniejszym znaczeniu, a także jest bardziej zgodna z wymogami polityki ochrony środowiska dotyczącymi oszczędzania energii i redukcji emisji dwutlenku węgla.
