Mechanisches Prinzip des Kältekompressors

In einem Dampfkompressions-Kältesystem hebt ein Kältekompressor das Kältemittel von niedrigem Druck auf hohen Druck an und lässt das Kältemittel kontinuierlich zirkulieren, wodurch das System kontinuierlich interne Wärme in eine Umgebung mit einer höheren Temperatur als der Systemtemperatur abgeben kann. Der Kältekompressor ist das Herzstück des Kältesystems, das über den Kompressor elektrische Energie einspeist, um Wärme aus Umgebungen mit niedriger Temperatur in Umgebungen mit hoher Temperatur abzugeben. Der Energieeffizienzgrad des Kältekompressors bestimmt den Energieeffizienzgrad des gesamten Kältesystems. Aufgrund der häufigen Änderungen der Umgebungstemperatur befindet sich der Kompressor meist in einem Teillastzustand, sodass der Kompressor über eine Energieregulierung verfügen muss.
Schraubenkompressoren haben keine Zylinder, Kolben, Kolbenringe, Zylinderlaufbuchsen und andere anfällige Komponenten, die für Kolbenkompressoren erforderlich sind. Die Maschine hat eine kompakte Struktur, ein kleines Volumen, ein geringes Gewicht und keinen Totraum. Es besteht keine Gefahr eines Flüssigkeitsaufpralls, wenn eine kleine Menge Flüssigkeit in die Maschine eindringt. Aktive Ventile können für eine stufenlose Energieregulierung von 10 % bis 100 % verwendet werden, mit einem breiten Anwendungsbereich, einem stabilen und zuverlässigen Betrieb, langen Wartungszyklen und einer fehlerfreien Betriebszeit von bis zu (2-5) × 104 Stunden. Durch die Verwendung von Schmieröl werden die Kühlleistung und die Dichtungsleistung der Maschine verbessert und die Abgastemperatur gesenkt. Selbst wenn die Verdampfungstemperatur niedrig (-40 Grad) und das Kompressionsverhältnis hoch (ca. 25) ist, kann immer noch ein einstufiger Betrieb erreicht werden, der zweistufige Kompressionszyklen innerhalb eines bestimmten Bereichs ersetzen kann. Die Verarbeitung und Montage von Schraubenkältekompressoren erfordert jedoch eine hohe Präzision und ist nicht für variable Betriebsbedingungen geeignet, was zu erheblicher Geräuschentwicklung führt. Im Allgemeinen sind Schallschutz- und Schallschutzgeräte erforderlich. Während der Kältekompression muss Schmieröl versprüht werden, wofür Zusatzgeräte wie Ölpumpen, Ölkühler und Ölrückgewinnungsgeräte erforderlich sind.
Ein Helmholtz-Resonator ist an der Außenseite des Kompressorgehäuses eingeschlossen und angeschlossen. Er wird gebildet, indem die Kammer des Helmholtz-Resonators über einen Hals mit dem inneren Hohlraum des Kompressorgehäuses verbunden wird, um die Amplitude der angeregten akustischen Modi innerhalb der Kompressorkammer zu verringern. Durch Modulieren der Resonanzfrequenz des Resonators auf den maximal angeregten Schwingungsmodus des tatsächlichen Kompressorhohlraums wird der Resonanzpeak erheblich reduziert und es kommt zu erheblichen Änderungen im Antwortspektrum. Dies wirkt sich jedoch auf das Erscheinungsbild des Kompressors und seine Anordnung im Kühlschrank aus, und die Forschungsergebnisse wurden noch nicht auf das Produkt angewendet.
Der Kompressor, die Komponente mit dem größten Einfluss auf die Effizienz und Zuverlässigkeit der transkritischen Kohlendioxid-Klimaanlage, sollte unter voller Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften des überkritischen Kohlendioxid-Zyklus neu gestaltet werden. CO2 hat wie Ammoniak einen hohen Adiabatikexponenten K von 1,30, was zu einer höheren Kompressorauslasstemperatur führen kann. Da CO2 jedoch ein niedrigeres Kompressordruckverhältnis erfordert, muss der Kompressor selbst nicht gekühlt werden. Aufgrund seines hohen Adiabatikindex und seines niedrigen Druckverhältnisses kann er den Wiederausdehnungsverlust des Kompressor-Totraumvolumens verringern, was zu einem höheren volumetrischen Wirkungsgrad des Kompressors führt. Nach experimentellen und theoretischen Untersuchungen fanden Jürgen SUB und Horst Kruse heraus, dass Kolbenkompressoren gute Ölfilm-Gleitdichtungen haben, was sie zur bevorzugten Wahl für CO2-Systeme macht. BOCK hat das Auslassventil seines Kohlendioxidkompressors verbessert und die Effizienz des verbesserten Kohlendioxidkompressors um 7 % gesteigert.
Die verbleibende Menge Schmieröl und die Wicklung der Motorendspule können auch zu Unterschieden im Geräuschpegel zwischen Chargen von Kompressoren desselben Modells führen (Abweichung vom durchschnittlichen Geräuschpegel). Durch Ändern der äußeren Unterstützung der Schale wird die Torsionssteifigkeit erhöht und die Vibrationsoberfläche verringert. Die Komplexität der Lärmforschung erfordert von den Forschern starke theoretische Fähigkeiten, von den Unternehmen eine gute technische Grundlage und erfordert erhebliche Investitionen und mehr Zeit. Dies ist eine der Schwachstellen chinesischer Kompressorunternehmen, die sich im Wesentlichen in der qualitativen experimentellen Forschungsphase befinden und von viel Zufälligkeit und Kontingenz begleitet werden.
Auch in der Kältekompressorbranche ist die Anwendung neuer Kältemittel auf der Grundlage von Umweltanforderungen ein heißes Thema. Mit dem Ende der Arbeiten zum Austausch des Kältemittels R22 für Kühlprodukte konzentriert sich die Forschung an neuen Kältemittelkompressoren hauptsächlich auf die Klimaanlagenbranche. Neben der ausgereiften Forschung zu R410A und R407C ist die Untersuchung von Kohlendioxidkompressoren das heißeste Thema. Aufgrund des viel höheren Drucks des Kohlendioxidsystems im Vergleich zu herkömmlichen druckkritischen Kreislaufsystemen sind die Konstruktionsanforderungen an die Wellendichtung des Kompressors viel höher als die des ursprünglichen Kompressors. Die Undichtigkeit der Wellendichtung des Kompressors wird noch eine Zeit lang das Haupthindernis für seine praktische Anwendung sein.