【動設備技術版】毎日一問 20170729 スクリュー式冷凍圧縮機の設計に関する質問？

圧力が低い場合は単段圧縮を、圧力が高い場合は多段圧縮を選択します。

等温圧縮かどうかを確認し、もしそうなら二段圧縮を選ぶ必要はありません。

圧縮過程で圧縮機に投入される動力はすべて熱に変換されます。高温ガスを圧縮するにはより多くのエネルギーが必要となるため、圧縮機には冷却措置が不可欠である。 圧縮過程での温度上昇が低いほど、圧縮機はより省エネになる。理想的な圧縮過程は等温圧縮であり、圧縮中も温度が変わらない。ピストン式圧縮機、タービン式圧縮機、および無油スクリュー圧縮機では、圧縮過程において効果的な冷却手段がないため、通常は圧縮過程を複数の段階に分けて行います。各段階の出口には段間冷却器が設置され、温度を環境温度に近づけた後、凝縮水を除去してから次の段階に送り込み、圧縮を続けます。このバンド式の圧縮プロセスにより、最高温度を安全な範囲内に抑えつつ、平均温度を等温に近い状態に保つことができる。したがって、ピストン式圧縮機、タービン式圧縮機、および無油スクリュー機においては、中間冷却器がある場合、多段圧縮により省エネが図れる。 噴射式スクリュー圧縮機は、圧縮過程での熱を潤滑油が吸収することを利用しています。重量で計算すると、単位時間あたりにエンジン内に噴き込まれる潤滑油の量は空気流量の10倍であり、潤滑油の熱を吸収する能力は空気よりもはるかに高いため、大量の圧縮熱が潤滑油に吸収され、圧縮過程での温度上昇が低水準に抑えられる。潤滑油が吸収する熱量は、入力電力の約90％を占める。噴射冷却は、スクリュー圧縮機が急速に発展するための重要な技術です。スクリュー圧縮機がピストン圧縮機に代わって市場の主流機種となれたのは、その独自の冷却方式のおかげだと言える。 インジェクションスクリューコンプレッサーの独自の冷却方式により、1.3MPa以下といった通常の排気圧力範囲では、多段圧縮方式を用いる必要もなく、また可能でもありません。まず、噴射式内部冷却技術の利点を十分に活かすことで、圧縮過程はほぼ等温過程に近くなるため、噴射式スクリュー圧縮機には多段圧縮を採用する必要はない。次に、段間冷却器がない場合、多段圧縮には省エネ効果は全くない。さらに、段間冷却を採用する場合、次の段階に入るガスの温度は必然的にその圧力における露点温度よりも低くなり、大量の水分が析出する。そのため、段間での油水分離および排出用の部品を設置する必要があり、そうでなければ大量の水分を含んだ潤滑油が次の段階に入ると、潤滑状態が著しく悪化し、ローターやベアリングの摩耗が進行する。油と水の分離には、静止状態を数時間維持する必要があり、排水要素は油と水の界面を識別する能力を持たなければならない。したがって、段間の油水分離および排出は、段間冷却器を備えた多段圧縮スクリュー圧縮機にとって克服不可能な障害である。 現在、インジェクションスクリューコンプレッサーが二段圧縮を採用しているのは、より高い排気圧力下でのベアリング負荷の過大化という問題を解決するためだけであり、省エネルギーとは何の関係もありません。1.3MPaの排気圧力以下で二段圧縮を採用するのは、純粋に市場促進のためであり、一部の外資系企業が二段圧縮による省エネ効果を主張しているのは、疑似科学に基づく商業的な宣伝、あるいは商業的な詐欺行為に他ならない。いくつかの二段圧縮式噴射スクリュー圧縮機の適用事例に関する調査でも、省エネ効果は全く見られず、故障率も単段圧縮製品よりも明らかに高いことが示されている。 噴射式スクリュー圧縮機の省エネにおける最も効果的な対策は、低回転速度です。低回転時には油とガス間の熱交換がより円滑になり、燃料噴射式内部冷却の技術的優位性がより十分に発揮される。低回転速度では、ベアリングの摩擦損失はより小さい。低回転時はエンジンの吸排気孔の直径が大きくなり、気流の抵抗がより小さくなる。省エネ型スクリュー圧縮機は、低回転数のスクリュー圧縮機でなければならない。回転速度は、スクリュー圧縮機が省エネかどうかを判断する最も重要な基準です。

単段式と二段式はどちらも往復動式圧縮機を対象としており、冷却温度に応じて選択します。常温の冷蔵庫から－30度以下の場合は二段式を選び、効率が高くなります。30度以上の場合は単段式です。スクリュー圧縮機を選べばこれらを気にする必要はなく、直接－40度まで達成できます。遠心式圧縮機にも単段式と多段式があり、多段式はより低い温度で使用されますが、あまり一般的ではありません。

蒸発温度、圧縮比、冷媒の種類

等熵圧縮か、兄貴、それは全く関係ないな。冷凍サイクルの過程では、圧縮機はほとんどが断熱圧縮に近いんだ

　　1) 単段スクリュー式冷凍圧縮機の経済的な圧縮比は4.7～5.5で、この範囲内で最も経済的です。 　　2) 単段スクリュー式冷凍圧縮機は、我が国の南部地域における低温環境下での使用には適していない。 　　3) 蒸発温度が－20℃以下の場合、単段スクリュー圧縮機の運用効率は悪くなる。蒸発温度が低いほど、効率は低下し、エネルギー消費量も増える。長期間の運転によりエネルギーの過剰消費が生じ、コンプレッサーが早期に損傷する。 　　4) エコノマイザー付きのスクリュー式圧縮機を優先的に選択する。エコノマイザー付きスクリュー式圧縮機は、広範な運転条件に対応し、単段での圧縮比が高く、二段式スクリュー式冷凍システムよりも制御が容易で、システムがシンプルで占有面積も小さい；単段スクリュー圧縮機と比べて、その優位性はより一層明確です。 　　5) 蒸発温度が－30℃未満で長期間運転する場合、省エネの観点から二段圧縮スクリューシステムを採用すべきである。

蒸発温度、圧縮比、冷媒の種類

無油スクリュー圧縮機では圧縮過程に有効な冷却手段がないため、通常は圧縮過程を複数の段階に分けて行い、各段階の出口に段間冷却器を設置して温度を環境温度に近づけた後、凝縮水を除去し、次の段階に送って圧縮を続けます。このバンド式の圧縮プロセスにより、最高温度を安全な範囲内に抑えつつ、平均温度を等温に近い状態に保つことができる。したがって、無油スクリュー圧縮機においては、中間冷却器がある場合、多段圧縮が省エネに寄与する。 インジェクションスクリューコンプレッサーの独自の冷却方式により、1.3MPa以下といった通常の排気圧力範囲では、多段圧縮方式を用いる必要もなく、また可能でもありません。まず、噴射式内部冷却技術の利点を十分に活かすことで、圧縮過程はほぼ等温過程に近くなるため、噴射式スクリュー圧縮機には多段圧縮を採用する必要はない。

スクリュー機はシングルスクリュー、ダブルスクリューでしょう。シングルステージとダブルステージとは何ですか？

蒸発温度によりますが、一般的に-35℃以上は単段式を、-35℃以下は二段式を使用します

冷却能力を見ると、1000kW未満は単段式、1000kWを超える場合は二段式です

蒸発温度、圧縮比、冷媒の種類

工程パラメータに基づき、圧縮比、つまり熱効率を決定する

根拠は、温度が異なる必要があるからです。単段－20、二段圧縮－20以上。