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圖解離心機組制冷原理

原創
2019-05-19  明哲工作室

        數據中心常采用大型離心機組進行制冷,這里用動圖方法演示其基本工作原理:

1、制冷壓焓圖

        制冷系統有四大件,分別為壓縮機、冷凝器、節流閥和蒸發器,制冷壓焓過程如圖1:

圖1 制冷壓焓圖

2、離心制冷原理

        離心式制冷壓縮機是一種回轉式速度型壓縮機,它依靠葉片高速旋轉,之后速度變化產生壓力對制冷劑進行壓縮,最適宜于壓縮大容量的氣體或蒸汽,一般利用電作為動力源,制取冷凍水。數據中心冷量需求大,選用離心式機組可以獲得較好的能效。正常情況下,需要冷凍水系統和冷卻水系統帶走熱量和冷量,如圖2

圖2  冷機工作原理圖

3、冷量調節

        離心式制冷壓縮機由于冷量大,為了適應空調負荷變化和實現安全經濟運行,需要對冷水機組的制冷量進行調節,常見的方法就是導葉調節和變頻調節,定頻機通過調節導葉開度控制冷機制冷量,如圖3。

圖3 導葉工作原理圖

4、蒸發器工作原理

圖4 蒸發器工作原理圖

5、喘振

        喘振是離心式壓縮機特有的現象,當離心式冷水機組處在部分負荷運行時,壓縮機的導葉開度減小,制冷劑的循環流量降低,壓縮機排氣量隨之減少,當流量達到某最小值時,制冷劑就會開始從冷凝器回流導壓縮機,導致氣流發生周期性振蕩現象,即喘振,圖5、圖6,這種情況一定要加以避免。

圖5 喘振示意圖

圖6 喘振原理圖

        離心式壓縮機發生喘振現象的主要原因是排氣量的減少。冷凝壓力過高或吸氣壓力過低都會減少壓縮機的排氣量,出現氣體來回倒流撞擊現象。當調節壓縮機制冷能力,其負荷過小時(一般當低于30%時),也會發生喘振現象。所以運行過程中,保持冷凝壓力和蒸發壓力穩定,是防止喘振現象發生的重要措施。

        如果壓縮機長時間發生喘振,不但會降低機組的效率和制冷量,而且會導致冷機受損,所以要避免喘振。

對策:

        1、保持高低壓壓力穩定;2、使用可調節式葉片;3、確保壓縮機足夠流量,如提高熱負荷;4、 變頻技術等。

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