Mehanski razvoj hladilnega kompresorja

Razvoj hladilnega kompresorja vključuje različne vidike, kot so aerodinamični in termodinamični izračuni, izračuni trdnosti in vibracij, strukturna zasnova, izbira različnih materialov, zasnova proizvodnega procesa, zasnova avtomatskega krmiljenja in regulacije ter izbira tipov pogona. Glavne težave vključujejo naslednje vidike:
Zasnova rotorja:
Rotor kot gibljivi del hladilnega kompresorja ima rotor kot osrednji del. Trenutno glavni proizvajalci centrifug doma in v tujini uporabljajo metodo trojnega toka za načrtovanje rotorja. Metoda treh elementov toka zahteva od načrtovalcev visoko specializirano znanje o numerični simulaciji, računalniški dinamiki tekočin in teoriji polja notranjega toka fluidnih strojev. Večina tehničnega osebja v domačih podjetjih teh strokovnih znanj nima. Za oblikovanje učinkovitih trielementnih impelerjev je potrebno sodelovanje z univerzitetnimi raziskovalnimi institucijami.
Obdelava in izdelava impelerjev:
Oblika lopatic rotorja, zasnovana na teoriji trojnega toka, je na splošno prostorsko ukrivljena površina, strojna obdelava in oblikovanje rezil in rotorjev pa sta ključni in težavni točki v proizvodnji. Obstajata dve pogosto uporabljeni metodi obdelave trojnih tekačev:
1. Metoda varjenja treh karoserij: to pomeni, da se disk kolesa, rezilo in pokrov kolesa obdelujejo ločeno. Ta metoda obdelave zahteva razmeroma preprosto opremo, kolesni kolut in pokrov kolesa pa je treba samo strojno obdelati. Obdelava rezila je bolj zapletena. Najprej se za rezkanje kalupa rezila uporabi trikoordinatni obdelovalni stroj. Nato se odrezana rezila toplotno obdelajo in stisnejo, da dobimo želeno obliko rezila. Nazadnje so rezila privarjena na disk in privarjen je pokrov kolesa. V tem primeru je zahtevana oprema verjetno trikoordinatni rezkalni stroj, peč za toplotno obdelavo, hidravlična stiskalnica in druga klasična oprema, ki zahteva relativno nizko investicijo in je primernejša za zagon.
2. Integrirano rezkanje: To pomeni, da se disk in lopatice rezkajo skupaj z uporabo večkoordinatne naprave, da se dobi polodprt rotor. Da bi se izognili motnjam, se trenutna mednarodna obdelava te vrste rotorja večinoma izvaja s pet koordinatnim obdelovalnim centrom. Oprema s petimi koordinatami lahko stane od nekaj milijonov do več deset milijonov, stroški pa so zelo visoki. Če za primer vzamemo obdelavo 600-milimetrskih tekačev, domača petosna postelja stane približno 3,5 milijona juanov, uvožena petosna postelja pa približno 4,8 milijona juanov. Z uporabo štirikoordinatnega obdelovalnega stroja za vrtenje in nagibanje delovne mize je mogoče tridimenzionalni rotor rezkati kot celoto v štirih koordinatah. Če je debelina rezila razmeroma velika, so težave z motnjami neizogibne v štirih koordinatah. Štiri koordinatne naprave so razmeroma poceni in stanejo okoli milijon RMB.
Izračun kritične hitrosti rotorja:
Kritična hitrost je pomemben dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri načrtovanju hitrosti rotorja. Hitrost rotorja se mora izogibati kritični hitrosti, izračun kritične hitrosti pa se običajno opravi po Proctorjevi metodi. Na trgu obstaja specializirana programska oprema za izračun kritične hitrosti, lahko pa se razvije tudi lastna programska oprema za izračun.
Zasnova protinapetostnega sistema:
V skladu z delovnim mehanizmom hladilnih kompresorjev je prenapetost lastnost centrifug, ki je ni mogoče odpraviti, lahko pa se ji izognete z učinkovitimi sredstvi. Razlogi za prenapetost pri centrifugalnih hladilnih kompresorjih so nizek pretok in visok kondenzacijski tlak. Prenapetost predstavlja veliko škodo za enoto in zahteva skrbno načrtovanje sistemov proti prenapetosti.
Zasnova drsnih ležajev:
Hladilni kompresorji na splošno uporabljajo prestave za povečanje hitrosti, s hitrostjo rotorja na splošno nad 5000 vrtljajev na minuto in uporabljajo drsne ležaje. Zasnova drsnih ležajev je tudi ključni poudarek pri razvoju centrifug.