Спираль холода

В пищевой и перерабатывающей промышленности для получения температур от +10°С до -150°С применяются холодильные машины (область более низких температур относится к криогенной технике). Они бывают парокомпрессионными, абсорбционными, пароэжекторными и воздушнорасширительными. Самые распространенные - парокомпрессионные, в которых для охлаждения продукта используют низкокипящие жидкости.

Основными элементами парокомпрессионных машин являются холодильный компрессор, испаритель, конденсатор и терморегулирующий (дроссельный) вентиль. Главная характеристика холодильных машин- их холодопроизводительность. Она для современного оборудования лежит в диапазоне от нескольких сотен Вт до нескольких МВт и зависит в основном от мощности и производительности холодильного компрессора.

Основные конкуренты

С поршневыми и винтовыми собратьями в производстве холода успешно конкурируют спиральные компрессоры, которые в основном применяются там, где требуется мощность до 50 кВт. Впрочем, при использовании многокомпрессорной станции эти границы приближаются к 200 кВт. А на рынке холодильного оборудования среди производителей компрессоров такой производительности конкуренция ужесточается - в области энергетической эффективности оборудования, простоте эксплуатации, возможности использования экологически безопасных хладагентов и др. Конкуренция распространяется и на сферу применения различных систем сжатия хладагента. (В этой статье мы не рассматриваем преимущества и недостатки турбокомпрессионных и турбодетандерных агрегатов, область применения которых- большие объемы).

Спиральные компрессоры относятся к одновальным машинам объемного принципа действия. Сжатие хладагента в них происходит в пространстве между двумя спиральными элементами, один из которых неподвижен, а другой вращается при помощи эксцентрикового вала. В этом пространстве формируются камеры, которые при движении подвижного элемента перемещаются от периферии спиралей к центру. Объем камер при этом уменьшается, а давление в них увеличивается. Оно доходит до максимума, когда камера достигает выходного канала, расположенного в центре неподвижной спирали. Обычно весь процесс сжатия занимает три полных витка.

Спиральные компрессоры бывают маслозаполненными, с впрыском хладагента и сухого сжатия; одно- и двухступенчатыми с различным расположением ступеней по отношению к электродвигателю. По расположению вала - вертикальными и горизонтальными. Обычно различают компрессоры герметичные (со встроенным электродвигателем в неразъемном корпусе) и полугерметичные (с отдельным электродвигателем, соединенным с компрессором муфтой или клиноременной передачей). Промежуточное положение между ними занимает экранированный компрессор, в нем между ротором и статором установлен тонкий герметичный экран из нержавеющей стали, в результате чего ротор омывается парами хладагента, а статор - наружным воздухом.

Преимущества над остальными

В чем же спиральные превосходят компрессоры другого типа? Что касается винтовых компрессоров, то к их недостаткам сторонники спирали относят сложность изготовления винтов, необходимость поддержания точности нужных зазоров, которые обеспечивают эффективную работу компрессора, шум при работе. А в сравнении с поршневыми спиральные имеют: - более высокий КПД - на 10-15%; - меньшие размеры - на 30-40%; - меньшую массу - на 15-18%; - низкий уровень шума (спиральный компрессор в 8 раз тише, чем его поршневой аналог, особенно при переменных режимах работы); - высокую быстроходность - число оборотов вала компрессора составляет от 1000 до 13000 об./мин, и этот диапазон расширяется; - отсутствие деталей, часто выходящих из строя, - поршневых колец и клапанов; - существенно меньшее количество движущихся частей - 15 у поршневого и всего 3 у спирального.

Как следствие - выше надежность и долговечность. К тому же спиральный компрессор может работать на любом хладагенте и даже в маслозаполненном варианте, с впрыском капельной жидкости, как винтовой. В нем центробежная сила обеспечивает хороший боковой контакт между спиралями. Этот контакт, а также отсутствие зазоров в осевом и радиальном направлениях практически исключают возможность так называемой "перетечки паров хладагента" и увеличивают объемную эффективность спирального компрессора в сравнении с компрессорами поршневого типа. Сравнивая поршневые и спиральные холодильные компрессоры, можно отметить, что коэффициент подачи спиральных выше, чем у поршневых, причем при любой степени сжатия. Спиральные холодильные компрессоры обычно рекомендуют применять при малых степенях сжатия, в основном в климатическом оборудовании - в кондиционерах, чиллерах, фанкойлах и др.