螺杆压缩机的标准设计包含经济器(ECO)运行的配置。这种模式的制冷量和效率经过冷循环或两级制冷循环得到提升。特别是在高冷凝温度与低蒸发温度工况下,其节能效果更明显。螺杆机独特的经济器接入口,控制在最佳压缩比之下,直接将气体带回压缩机进行再压缩。
经济器分为两种:一种是过冷循环经济器,另一种是两级制冷剂降压的、特别适用于满液式蒸发器的蒸发桶式经济器。
现主要介绍过冷循环经济器 过冷循环经济器的运行
这种运行模式一般用一个热交换器作为液体过冷器。从冷凝器来的一部分冷媒通过中间膨胀阀进入过冷器,并与逆流来的高压液态制冷剂进行热交换(液态制冷剂被过冷)吸热后蒸发,蒸发后的过热蒸气通过压缩机的经济器接口进入中间压缩段压缩。
由于中间补气是在吸气过程后进行的,因此对吸气量没有影响,制冷量增加是由于单位制冷量的增加。然而中间补气后,被压缩的气体量增加了,所以压缩功也略有增加。
结果表明,蒸发温度越低,带经济器螺杆比单级螺杆的制冷量增加的越多,而功率则增加的很少,也就是说,蒸发温度越低,单位轴功率的制冷量越大。
风冷热泵机组在低温环境下制热时,压缩机的压比会增加,进而影响压缩机的容积效率,减少制冷剂的循环量。采用经济器循环,在螺杆机的相应部位,通过经济器,补一部分气体给压缩机。由于补气,一方面可提高压缩机的输气能力,另一方面也能增加液体过冷度,使机组在低温环境制热从单级压缩机组变成一个小双级压缩的机组,从而提升机组的制热效率,温度越低,经济器效果越明显。经测试,可提升制热能力15%左右,效率提升8%。
这种运行模式下过冷的冷媒液体压力仍为冷凝压力。至蒸发器的管路除了保温要求外,还要注意管路的震动设计,以避免经济器运行中因压力变化而致使管路震荡。
经济器螺杆压缩机的单级压缩比大,与双级压缩的螺杆系统相比较,占地面积小,操作简单,容易控制。从压缩机的性能分析,经济器螺杆在-30℃低温工况下,几乎与双级压缩螺杆系统的制冷效果相同,因此在-30℃低温工况下,经济器螺杆压缩机循环,完全可以取代双级的螺杆压缩机循环。螺杆压缩机增加经济器后,主要是由于经济器中液体过冷,制冷量增大。液体过冷产生的效果与制冷剂的性质有关,在相同工况下,对那些液体比热容小(即饱和液体线较陡)、气化潜热也比较小的制冷剂,液体过冷的效果最好。
在蒸发温度要求低于-30℃,而且连续运行的条件下,经济器螺杆压缩机由于内容积比过高和排气温度高等原因,从节能的观点考虑,仍应采用双级压缩的螺杆压缩机制冷循环。
延伸内容:
经济器系统的基本原理是将一次节流中所产生的中间压力的气体引至压缩机相应部分的压缩腔内,同时在经济器内将冷凝器出来的制冷剂进行再冷却,从而达到增加制冷量,提高制冷系数的目的。
在采用经济器的螺杆式制冷压缩机的机体上有一个补气口接口,从冷凝器出来的液体制冷剂经过节流进入经济器,并在经济器中闪发成中间压力的气体,然后通过补气口进入压缩机,同时将在经济器盘管里的液体制冷剂过冷,由于被过冷的液体制冷剂,其单位制冷量比没有过冷的液体制冷剂大,因为补气口是开设在螺杆齿槽吸气结束之后,所以并不影响螺杆的吸气量。因此在压缩机压缩相同质量流量的制冷剂时,其制冷量有了增加,但是,由于所增加的制冷量大于轴功率的增加量,所以制冷系数得到提高。
在制冷系统中,带经济器的螺杆式制冷压缩机与不带经济器的螺杆式制冷压缩机运行在低温工况时,制冷系数较高,以氨为制冷剂在不同蒸发温度下制冷系数的比较,在冷凝温度为35℃,蒸发温度为0℃时制冷系数增加约3%,蒸发温度为-40℃时制冷系数增加14%。从节能的角度考虑,在蒸发温度较低时,制冷系统采用经济器比较有效。