CN204532973U - 一种具有再冷却结构的离心压缩机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及压缩机设备技术领域,尤其涉及一种具有再冷却结构的离心压缩机。具有再冷却结构的离心压缩机包括至少两级叶轮,扩压器、回流器过流板和回流器,所述扩压器、回流器过流板和回流器形成有连通相邻叶轮通道的级流道,其中,所述扩压器和/或回流器靠近级流道的一侧设置有冷却通道,分别用于冷媒进入、排除冷却通道。通过设置冷却通道,并在冷却通道内通入冷媒,该冷媒可以和级流道内的混合气体进行热量交换,进而降低混合气体的热量,即实现对混合气体的再次冷却,使二级压缩更容易进行,降低压缩机能耗,并且此结构未改变制冷剂气体在级流道内的流线,不会增加阻力损失及额外耗功。
Description
技术领域
本实用新型涉及压缩机设备技术领域,尤其涉及一种具有再冷却结构的离心压缩机。
背景技术
由于气体在压缩过程中温度会急剧上升,而高温下的气体比容ν很大,在保证相同制冷量的情况下,压缩机能耗将会急剧增大。为了降低压缩机耗功,提高制冷能力,多级压缩制冷循环被提了出来。目前使用最为广泛的是带有闪发蒸汽分离器(俗称经济器)的“双级压缩中间不完全冷却制冷循环”。
将从经济器分离出来的闪发蒸汽与来自低级压缩的排气相混合,在某种程度上降低了二级压缩的进气温度,使制冷剂气体比容下降,压缩机能耗降低。但是,受中间压力的影响,通过补气降温的幅度有限,此时混合气体仍保持较高的过热度,没有达到或接近理想的干饱和状态,过热损失仍比较严重,二级压缩的进气温度与压缩机的能耗仍有较大的降低空间。
针对上述问题,我们需要一种能够降低级流道内表面的温度,使二级压缩更容易进行,降低压缩机能耗,且未改变制冷剂气体在级流道内的流线,不增加阻力损失及额外耗功的具有再冷却结构的离心压缩机。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种具有再冷却结构的离心压缩机,能够降低级流道内表面的温度,使二级压缩更容易进行,降低压缩机能耗,且未改变制冷剂气体在级流道内的流线,不增加阻力损失及额外耗功。
为达此目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种具有再冷却结构的离心压缩机,包括至少两级叶轮,扩压器、回流器过流板和回流器,所述扩压器、回流器过流板和回流器之间形成有连通相邻叶轮通道的级流道,其中,所述扩压器和/或回流器靠近级流道的一侧设置有冷却通道,该冷却通道包括进液口和出液口,分别用于冷媒进入、排除冷却通道。
作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案,所述扩压器和回流器靠近级流道的表面上设置有螺旋槽或平面槽,所述扩压器和回流器具有螺旋槽或平面槽的一侧设置有换热盖板,所述螺旋槽或平面槽与换热盖板之间形成冷却通道。
作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案,所述螺旋槽的横截面为矩形或圆弧形;所述平面槽为圆形或方形结构。
作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案,所述扩压器为无叶片扩压器或叶片扩压器,设置于无叶片扩压器上的换热盖板的厚度为2-3mm;设置于叶片扩压器的换热盖板的厚度为3-5mm,叶片扩压器的叶片设置在换热盖板的端面上。
作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案,包括至少一个与所述冷却通道连通的进液口。
作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案,所述冷却通道设置有两个进液口,其分别为第一进液口和第二进液口,所述第一进液口与位于扩压器一侧的冷却通道连通,所述第二进液口与位于回流器一侧的冷却通道连通,且所述第一进液口和第二进液口设置在补气口附近。
作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案,还包括用于监测级流道内混合气体流量的流量监测装置,用于控制进液口内液体流量及进液口开闭的控制阀门,以及控制装置,所述控制装置根据流量监测装置监测的级流道内混合气体流量数据控制进液口的开闭以及进液口液体的流量。
作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案,所述进液口和冷凝器、与节流装置或经济器连通,所述出液口与冷媒循环***的低压设备相连通。
作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案,所述进液口与冷凝器连通,所述进液口处或者进液口与冷凝器之间的连接管路上设置有节流装置。
作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案,所述进液口设置在冷却通道的上部,出液口设置在冷却通道的下部。
本实用新型的有益效果为:通过设置冷却通道,并在冷却通道内通入冷媒,该冷媒可以和级流道内的混合气体进行热量交换,进而降低混合气体的热量,即实现对混合气体的再次冷却,使二级压缩更容易进行,降低压缩机能耗,并且此结构未改变制冷剂气体在级流道内的流线,不会增加阻力损失及额外耗功。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式提供的级流道表面通道再冷却结构的结构示意图。
图2是本实用新型具体实施方式提供的环型槽结构示意图;
图3是图2“A-A”向的剖视图;
图4是本实用新型具体实施方式提供的平面槽结构示意图;
图5是图4“B-B”向剖视图;
图6是本实用新型具体实施方式提供的无叶片换热盖板的结构示意图;
图7是本实用新型具体实施方式提供的具有叶片换热盖板的结构示意图;
图8是本实用新型具体实施方式提供的改进前后制冷循环温熵图对比图。
其中:
1:叶轮;2:扩压器;3:回流器过流板;4:回流器;5:级流道;6:冷却通道;7:螺旋槽;8:平面槽;9:换热盖板;10:叶片;11:第一进液口;12:第二进液口;13:补气口;14:出液口;
71:螺旋槽进液口;72:螺旋槽出液口;73:备用进液口;
81:平面槽进液口;82:平面槽出液口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
如图1所示,本实施方式提供了一种具有再冷却结构的离心压缩机,包括至少两级叶轮1,扩压器2、回流器过流板3和回流器4,扩压器2、回流器过流板3和回流器4之间形成有连通相邻叶轮1通道的级流道5,其中,扩压器2和/或回流器4靠近级流道5的一侧设置有冷却通道6,在本实施方式中,同时在扩压器2和回流器4上设置冷却通道6为优选方案。冷却通道6包括进液口和出液口14,分别用于冷媒进入、排出冷却通道6。
本实施方式中,也不排除将冷却通道设置在回流器过流板3上的情况,具体的,在回流器过流板3靠近级流道5的一侧或两侧设置有冷却通道6。
通过设置冷却通道6,并通过在冷却通道6内通入冷媒,该冷媒可以和级流道5内的混合气体进行热量交换,进而降低混合气体的热量,即实现对混合气体的再次冷却,使二级压缩更容易进行,降低压缩机能耗,并且此结构未改变制冷剂气体在级流道5内的流线,不会增加阻力损失及额外耗功。
本实施方式中冷却通道具体的设置形式为:
在扩压器2和回流器4靠近级流道5的一侧设置有冷却通道6,扩压器2和回流器4靠近级流道5的表面上设置有螺旋槽7或平面槽8,扩压器2和回流器4具有螺旋槽7或平面槽8的一侧设置有换热盖板9,螺旋槽7或平面槽8与换热盖板9之间形成冷却通道6。作为优选的,换热盖板9与扩压器2或回流器4之间通过密封圈进行密封。
螺旋槽7的横截面为矩形或圆弧形。
具体的,为了保证良好的换热效果,当螺旋槽7的横截面为矩形时,其槽深为h,扩压器2或回流器4的厚度为H,其中h=0.3-0.5H,螺旋槽7由3-5环依次连接的环形槽构成。并且通过槽截面的宽度L及环的个数n来控制冷媒与压缩气体的换热面积,结合槽的深度h来控制通入冷媒的体积。
当螺旋槽7的横截面形状为圆弧形时,通过圆弧直径D和环的个数n控制换热面积和通入冷媒的体积,在此实施方式中,鉴于加工工艺的难易程度,本结构首选方形截面。
为了克服沿程阻力的影响,需要在螺旋槽7的过渡位置设置一个备用进液口73,防止小流量时冷媒液体流动受阻,螺旋槽进液口71设置在最外圈环形槽的起始位置,螺旋槽出液口72设置在最内圈环形槽的末端位置,螺旋槽进液口71和螺旋槽出液口72呈现上进下出的流动形式。
平面槽8为圆形或方形结构,具体的平面槽8为设置在扩压器2或回流器4上的凹槽结构,根据扩压器2或回流器4的形状,平面槽8优选为圆形平面槽。
通过平面槽8的面积s控制冷媒与压缩气体的换热面积,结合槽的深度h控制通入冷媒的体积,平面槽8的槽深为h,扩压器2或回流器4的厚度为H,其中,h=0.2-0.4H。且平面槽进液口81设置在平面槽的上端,平面槽出液口82设置在平面槽8的下端,且两者呈现上进下出的布置形式。
需要说明的是:螺旋槽7更容易在冷却通道内形成流动的冷媒液层,有较好的对流换热效果,且换热均匀,但是需通过增加环的个数来加大换热面积,易受结构的限制;平面槽8的结构较为简单,具有较大的换热面积,且能通入更多的冷媒液体,亦能形成较好的换热效果,但是由于重力的影响,上下换热不够均匀。通过综合比较,两种方案均能形成比较好的冷却效果,可根据实际情况进行选择性设计。
扩压器2为无叶片扩压器或叶片扩压器,本实施方式主要运用于无叶扩压器,为保证级流道的表面冷却效果,其换热盖板9的厚度宜控制在2~3mm。对于叶片扩压器可将叶片10设置在换热盖板9的端面,且需适当增加换热盖板9的厚度,宜控制在3~5mm。
本结构涉及到的密封处主要为回流器4与箱体的密封、扩压器2与回流器4的密封,以及级流道5表面冷却通道的密封,三者均可以通过增加密封垫圈而得到很好的密封效果。对于级流道5表面冷却通道6,其内部流动的是低温低压的冷媒液体,外部流动的是高温高压的压缩气体,亦能形成良好的高压气封。
再冷却结构包括至少一个与冷却通道6连通的进液口,在此实施方式中,以冷却通道6设置有两个进液口为例进行说明,其分别为第一进液口11和第二进液口12,第一进液口11与位于扩压器2一侧的冷却通道6连通,第二进液口12与位于回流器4一侧的冷却通道6连通。
作为优选的,还包括与级流道5连通的补气口13,第一进液口11和第二进液口12设置在补气口13附近。第一进液口11主要向扩压器2供冷媒降温,并且与补气前压缩气体形成逆向流动,便于冷媒与混合气体之间的换热,第二进液口12主要向回流器部分供冷媒降温,对补气后的混合气体进行充分换热。将第一进液口11和第二进液口12设置在补气口13附近,是为了第一时间对混合气体进行及时冷却,充分的利用了有限的内部空间。同时考虑到流程阻力的影响,可以从第二进液口12处引出一部分冷媒对二级叶轮前面的弯道进行冷却,以防止液体在此弯道处流动受阻而不能充分换热。根据实际情况还可以设置更多进液口(大于2),但各进液口的位置需要根据补气口的位置来确定。
离心压缩机还包括用于监测级流道内混合气体流量的流量监测装置,用于控制进液口内液体流量及进液口开闭的控制阀门,以及控制装置,所述控制装置根据流量监测装置监测的级流道内混合气体流量数据控制进液口的开闭以及进液口液体的流量。当级流道内的流量较小时,可以选择打开进液口的数量,如进液口的数量为两个,在流量较小时,可以选择只打开一个,当级流道内的流量较大时,可以选择打开全部的进液口。当然也可以通过在进液口处设置控制阀,并对控制阀的开度进行控制,以实现进液口液体流量的控制。由此,可以避免出现压缩气体冷凝的情况,造成湿压缩。
进液口和冷凝器、与节流装置或经济器连通,出液口与冷媒循环***的低压设备相连通。当进液口与冷凝器连通时,进液口处或者进液口与冷凝器之间的连接管路上设置有节流装置。该节流装置为节流孔塞或者节流孔阀。
吸收热量后的冷媒液体通过设置相应出液口最终回到蒸发器、中间经济器或其他低压设备中。根据需要可以对扩压器2与回流器4分别单独设置出液口14,也可以两者共用一个出液口14,且为了减少管道流程,降低沿程阻力,进液口设置在冷却通道的上部,出液口14设置在冷却通道6的下部。
需要说明的是,对于n级压缩,在每级流道内部都要设计再冷却结构,冷媒液体除了来自冷凝器,还可以从蒸发器前或从n-1、n-2……2级中间经济器中引入,吸收热量后的冷媒液体回到蒸发器、中间经济器或其他低压设备中。
如图8所示,冷却前二级压缩的起点是2a,冷却后二级压缩的起点变为2b,此时混合气体的温度得到了一定程度的降低,更为接近理想的干饱和状态,二级压缩的能耗则降低了如图8中所示的ΔWc,在保证制冷量qo不变的情况下,制冷系数ε亦得到了较好的提高。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理,而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式,这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有再冷却结构的离心压缩机,包括至少两级叶轮(1),扩压器(2)、回流器过流板(3)和回流器(4),所述扩压器(2)、回流器过流板(3)和回流器(4)之间形成有连通相邻叶轮(1)通道的级流道(5),其特征在于,所述扩压器(2)和/或回流器(4)靠近级流道(5)的一侧设置有冷却通道(6),该冷却通道包括进液口和出液口(14),分别用于冷媒进入、排出冷却通道(6)。
2.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机,其特征在于,所述扩压器(2)和回流器(4)靠近级流道(5)的表面上设置有螺旋槽(7)或平面槽(8),所述扩压器(2)和回流器(4)具有螺旋槽(7)或平面槽(8)的一侧设置有换热盖板(9),所述螺旋槽(7)或平面槽(8)与换热盖板(9)之间形成冷却通道(6)。
3.根据权利要求2所述的具有再冷却结构的离心压缩机,其特征在于,所述螺旋槽(7)的横截面为矩形或圆弧形;所述平面槽(8)为圆形或方形结构。
4.根据权利要求2所述的具有再冷却结构的离心压缩机,其特征在于,所述扩压器(2)为无叶片扩压器或叶片扩压器,设置于无叶片扩压器上的换热盖板(9)的厚度为2-3mm;设置于叶片扩压器的换热盖板(9)的厚度为3-5mm,叶片扩压器的叶片(10)设置在换热盖板(9)的端面上。
5.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机,其特征在于,包括至少一个与所述冷却通道(6)连通的进液口。
6.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机,其特征在于,所述冷却通道(6)设置有两个进液口,其分别为第一进液口(11)和第二进液口(12),所述第一进液口(11)与位于扩压器(2)一侧的冷却通道(6)连通,所述第二进液口(12)与位于回流器(4)一侧的冷却通道(6)连通,且所述第一进液口(11)和第二进液口(12)设置在补气口(13)附近。
7.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机,其特征在于,还包括用于监测级流道(5)内混合气体流量的流量监测装置,用于控制进液口内液体流量及进液口开闭的控制阀门,以及控制装置,所述控制装置根据流量监测装置监测的级流道(5)内混合气体流量数据控制进液口的开闭以及进液口液体的流量。
8.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机,其特征在于,所述进液口和冷凝器、与节流装置或经济器连通,所述出液口(14)与冷媒循环***的低压设备相连通。
9.根据权利要求8所述的具有再冷却结构的离心压缩机,其特征在于,所述进液口与冷凝器连通,所述进液口处或者进液口与冷凝器之间的连接管路上设置有节流装置。
10.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机,其特征在于,所述进液口设置在冷却通道(6)的上部,出液口(14)设置在冷却通道(6)的下部。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |