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标题:
壓縮機
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作者:
compressor
时间:
2002-7-7 10:04
标题:
壓縮機
本期將介紹壓縮機，其為蒸汽壓縮循環系統的最重要組件。
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冷凍蒸汽壓縮壓機一般分為5項主要型式如下 :
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1 . 往復式 (Reciprocating)
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2 . 渦捲式 (Scroll)
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3 . 螺旋式 (Screw)
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4 . 旋轉式 (Rotary)
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5 . 離心式 (Centrifugal)
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往復式活塞壓縮機 Reciprocating Piston Compressors
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此往復式活塞壓縮機到目前為止，仍然是在各種商業化冷凍冷藏系統中最被廣泛使用的機型，例如在冷凍製程中，工業冷凍庫，密閉式或舒適型空調機等產業。
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早期的冷凍壓縮機型式為開放式傳動型壓縮機(Open Drive Type) ，其為將活塞與汽缸放置在一曲軸箱(Crankcase) 內，而曲軸 (Crankshaft)延伸到殼外以連接外部電源。此型保將壓縮機與電動機分開用皮帶或聯軸器連接傳動。 開放式壓縮機在各種領域中被廣泛使用，下圖為一典型之開放式傳動型壓縮機。
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圖1 開放式傳動型壓縮機
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半密閉型壓縮機 Semi-hermetiC type
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此型壓縮機係由Copeland 所發明，以克服軸承排列密封不良，皮帶使用年限較短及直接傳動組件等問題。此型係將壓縮機與驅動馬達置於同一殼內，但壓縮機之汽缸蓋，曲軸箱及部份封蓋以螺絲墊片封閉，此型壓縮機之驅動由一電動馬達直接安裝在壓縮機的曲軸。
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如此之設計，使壓縮機成為細密結構，經濟性，有效性且基本上無須維護。典型的半密閉型壓縮機如下圖2所示，此機型未來發展趨勢將走向縮小尺寸，降低價格且將廣泛地應用在小馬力之單一設備上。
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圖二 半密閉型壓縮機剖面圖
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壓縮過程 The Compression Process
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在進入探討分析壓縮機的各種性能表現之前， 必須先了解往復式活塞壓縮機之一系列壓縮循環過程。如圖3所示，一壓縮機利用活塞在汽缸內上下往復於四個位置間運動， 低壓閥片控制進氣，高壓閥片控制排氣，以容積變化產生壓縮，使低壓低溫的氣體冷媒被壓縮成高壓高溫。
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圖4和圖5將有助於更清楚了解壓縮機的運作。圖4是一時間與壓力圖，圖中顯示，經過往復式壓縮機運轉一個循環後其氣體壓力的改變情形。在A點處， 活塞是位於其衝程的上端 ， 此時吸氣閥(Suction Valve)和排氣閥 (Discharge Valve) 是關閉的，吸氣閥為低壓瑞氣閥，經吸氣管連接至蒸發器，排氣閥為高壓端氣閥，經排氣管連接至冷凝器。高壓的蒸汽被局限在餘隙空間(Clearance Space)迫使吸氣閥向上關閉，由於在壓縮機頭端的蒸汽壓力是人約相同於在餘隙空間的蒸汽，所以排氣閥也因其本身的重量或彈簧的負載而關閉著。
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圖5 典型壓縮循環之壓力一體積圖
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當活塞向下移動時，被局限在餘隙空間的高壓蒸汽則開始膨脹。此膨脹延著A一B線產生，因而在汽缸的壓力依餘隙空間的增加而降低。當活塞到達B點， 此再次膨脹後的汽缸餘隙蒸汽壓力將稍為低於吸入管(Suction line)的蒸汽壓力，此時吸氣閥將被吸入管上的高壓而被迫使打開， 當吸氣閥打開到達B點時，吸氣蒸汽則開始流入汽缸，並且一直連續直到活塞到達底部的C點。
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在此同時，活塞是由B點移到C點， 而汽缸則充滿著吸氣蒸汽且在C點汽缸內的壓力保持一定的吸氣壓力,此時，吸氣閥關閉，通常由彈簧動作，此壓縮衝程開始。
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在汽缸的蒸汽壓延著C一D線而增加，此時活塞移動到壓縮衝程上端。當活塞到達D 點時，在汽缸內的蒸汽壓力已經開始增加直到比壓縮機頂端的汽缸壓力還高，並且此排氣閥將被迫打開且此高壓蒸汽從汽缸通到排氣閥，此通過排氣閥的蒸汽汽流將一直持續流通，直到活塞從D點到達A點，同時在汽缸的壓力保持在一定的排氣壓力，當活塞回轉到達A點， 則完成一壓縮循環且此壓縮機的曲軸轉動一完整的迴轉。
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效率變數 (Efficiency Parameters)
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一 般 以 容 積 效 率 (Volumetric efficiency) 與等熵效率 (Isentropic efficiency)等兩基本效率變數來表示往復式與其它型式之性能表現。 通常均以對壓力此例來表示其效率數值， 如圖6與圖7所示。
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並說明如下：
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圖6 壓力比對容積效率圖 圖7 壓力比對等熵效率圖
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壓縮機主要的作用即是壓縮氣體。當活塞下行時，排氣閥關閉，吸氣閥開啟，蒸發器中之低溫度氣體則自吸氣閥進入汽缸，如活塞進行至汽缸最低端時，低壓低溫氣體即充滿於整個汽缸內 ;當活塞由汽缸最低端開始上行時，汽缸中之氣體則因活塞上行而體積逐漸減少。因此，壓縮機之效率即是壓縮機壓縮出的氣體與汽缸實際體積之比，又稱為容積效率。在理論上，容積效率為100%，即活塞上行時，將汽缸中全部的氣體均壓出，但實際上活塞上行至最高點時，並非汽缸之頂點，活塞與汽缸蓋之間，必須保留一個安全之空間，以免彼此之撞擊，此安全的空間稱為壓縮機之氣隙(Cle arance) ; 氣隙、吸排氣閥及活塞與汽缸之洩漏等，均影響容積效率。
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等熵效率則是能源效率的量測，它是用來量測理想氣體壓縮力對真實吸收力。在壓縮機主要的能量流失包括了摩擦力損失，流動損失，熱流失和電動馬達流失。對各種不同型式壓縮機均有各種不同程度損失，一般來說等熵效率是介於60 %到 80 %之間。
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壓縮機的發展 Compressor Developments
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自有蒸汽壓縮冷凍系統開始，活塞式壓縮機就是冷凍，空調和熱幫浦等市場之主角，活塞式壓縮機技術在傳統上已提供極佳的使用效率水準，並經由適當設計與應用，亦俱有非常好的可信度，同時活塞式壓縮機在設計與操作力面的變數已有完整的發展技術與已解，並且無特殊的生產製造技術問題。
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然而，隨著工業界對系統之各種要求及壓縮機之需求日新月新，故而，高昂能源費用與環保問題均使得壓縮機製造商必須在未來發展更有效率系統的壓縮機。例如，無須過度尺寸的熱交換器將被要求來提高壓縮機效率，噪音問題也日益重視，故而噪音問題亦是一大課題有待解決。
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以上這些要求均引導一些壓縮機製造商逐漸放棄活塞式壓縮機技術而朝向先進壓縮機製造技術。如漩渦式(Scroll)壓縮機技術提供了未來商業化冷凍系統，空調和熱泵浦系統之各種需求，而此型製造技術必將為未來之趨勢。
作者:
qslee
时间:
2002-11-1 16:39
我怎样才能看见你的图片呢？？？？？？？？？？？？？？？？
作者:
compressor
时间:
2002-11-1 17:24
会找回来的。
作者:
jamesjp
时间:
2002-11-1 22:32
链接失效？
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下次可否转换成简体？
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谢谢
作者:
compressor
时间:
2002-11-3 17:54
可能比较麻烦，是台湾人写的！
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