Wie wird ein Scrollkompressor gekühlt?

Der Kühlmodus des Scrollkompressors ist hauptsächlich in Innenkühlung und Außenkühlung unterteilt. Die konkrete Methode hängt von der Leistung des Kompressors, den Betriebsbedingungen und den Energieeffizienzanforderungen ab. Hier die Details:
I. Interne Kühlung: direkte Reduzierung der Kompressionskammertemperatur
Funktionsweise: Die bei der Kompression entstehende Wärme wird direkt vom Kältemittel selbst oder von einem externen Kühlmedium (z. B. Öl) in direktem Kontakt mit der Kompressionskammer aufgenommen.
1. Kältemitteleinspritzkühlung (üblich bei mittleren bis großen Scrollverdichtern)
Aufbau: Installieren Sie eine Düse am Sauganschluss oder Zwischendruckpunkt der Kompressionskammer, um kryogene flüssige Kältemittel (z. B. R410A, R134a) direkt in die Kammer einzuspritzen.
Funktion:
Kühlung: Flüssige Kältemittel absorbieren beim Verdampfen Wärme, senken die Temperatur der Kompressionskammer (die niedriger als die Umgebungstemperatur sein kann) und reduzieren Gaslecks und Überhitzung.
Schmierung: Einige Modelle nutzen das Kältemittelspray, um Schmiermittel zu transportieren und die Schmierung zwischen beweglichen und stationären Scrollplatten zu verbessern.
Anwendungsszenarien: Hohe Umgebungstemperatur (z. B. Außenanlagen) oder Bedingungen mit hohem Verdichtungsverhältnis (z. B. Kältemittelverdampfungstemperatur unter -20 Grad).
2. Ölkühlung (häufig verwendet in Scrollkompressoren mit hohem Druckverhältnis oder variabler Geschwindigkeit)
Struktur: Der Kompressor verfügt über ein internes Ölzirkulationssystem und eine Ölpumpe transportiert das Schmiermittel zur Kompressionskammer oder Lagerfläche.
Funktion:
Wärmeableitung: Öl absorbiert Wärme, die dann über einen Ölkühler (Luft oder Wasser) an die Umgebung abgegeben wird.
Dichtung: Der Ölfilm füllt den Spalt zwischen den Scrollplatten, reduziert Gaslecks und verbessert den volumetrischen Wirkungsgrad.
Der drehzahlvariable Rollkompressor der Turbocor-Serie von Danfoss nutzt Ölkühlungstechnologie und kann bei Umgebungstemperaturen zwischen -40 und 55 Grad Celsius betrieben werden.
ii. Externe Kühlung: indirekte Steuerung der Kompressorgehäusetemperatur
Prinzip: Verwendung externer Medien wie Luft oder Wasser zur indirekten Kühlung des Kompressorgehäuses und Reduzierung der Innentemperatur.
1. Luftkühlung (Standardkonfiguration)
Struktur: Das Kompressorgehäuse hat ein Rippenrohr und ist mit einem zwangsluftgekühlten Lüfter (z. B. einem Axialventilator oder einem Radialventilator) ausgestattet.
Funktion:
Konvektive Wärmeableitung: Luft strömt über die Rippe und nimmt dabei Wärme mit; Die Schalentemperaturen liegen normalerweise 10–15 Grad Celsius über der Umgebungstemperatur. Staubdichtes Design: Einige Modelle sind mit Filtern oder Luftleitblechen ausgestattet, um zu verhindern, dass Staub in die Kompressorkammer gelangt.
Optimierungsrichtungen:
Lüfter mit variabler Geschwindigkeit: Reduzieren Sie den Energieverbrauch, je nach Kompressorlast und dynamischer Anpassung der Lüftergeschwindigkeit.
Reverseflow-Design: Optimieren Sie die Luftstromstruktur, stellen Sie den vollständigen Kontakt zwischen Luft und Kompressorgehäuse sicher und verbessern Sie die Wärmeableitungseffizienz.
2. Wasserkühlung (effizient, aber teuer)
Aufbau: Das Kompressorgehäuse ist mit einem Wassermantel ausgestattet und zirkulierendes Kühlwasser (z. B. Ethylenglykollösung) fließt durch das Gehäuse, um Wärme aufzunehmen.
Funktion:
Hohe Kühleffizienz: Die Effizienz der Wasserkühlung ist drei- bis fünfmal höher als die der Luftkühlung, und die Temperatur des Kompressorgehäuses wird unter 40 Grad gehalten.
Geeignet für hohe Temperaturen: Wüste, tropische Temperaturen über 40 °C.
Typische Anwendungen: Rechenzentren, industrielle Kühlung und andere Anwendungen, die extrem stabile Temperaturen erfordern.
III. Vergleich und Auswahl von Kühlmethoden
Typisches Szenariomodell einer Kühlmethode für Wärmeeffizienz
Hohe Kältemitteleinspritzung (Direktkühlung), mittlere hohe Temperatur/hohes Kompressionsverhältnis Emerson ZPK-Serie
Ölkühlung hoch (indirekte Kühlung) Hohe variable Frequenz/breiter Temperaturbereich Danfoss Turbocor
Luftkühlung der BorgWarner ZR-Serie, niedrige und mittlere Standardbetriebsbedingungen
Wasserkühlung Sehr hoch, sehr hoch, hohe Temperatur/hohe Präzision, Bitzer CSH-Serie
IV. EINFÜHRUNGSleitfaden: Einführung in den Designpunkt des Kühlsystemdesigns
Temperaturüberwachung: Installation eines Temperatursensors am Kompressorausgang, um einen Alarm oder einen Abschaltschutz auszulösen, wenn die Temperatur den eingestellten Wert (z. B. . 120 Grad) überschreitet.
Durchflusskontrolle: Das Wasserkühlsystem erfordert einen Durchflussschalter, um sicherzustellen, dass der Kühlwasserdurchfluss nicht unter den Auslegungswert (z. B. . 3 L/min) fällt, um lokale Überhitzung zu verhindern.
Frostschutz: Bei niedrigen Temperaturen wird dem Wasserkühlsystem Ethylenglykol-Frostschutzmittel zugesetzt, um zu verhindern, dass der Wassermantel gefriert und Risse bekommt.
Wartungszyklus: Reinigen Sie die luftgekühlten Filter alle 3 Monate, ersetzen Sie das Kühlmittel jedes Jahr und reinigen Sie das Wasserkühlsystem von Kalkablagerungen.
V. Fallstudie zu realen-Anwendungen
Klimatisierung von Gewerbegebäuden: Die luftgekühlten Scrollkompressoren der BorgWarner ZR-Serie arbeiten effizient und energieeffizient durch Ventilatoren mit variabler Drehzahl und halten die Außentemperaturen im Sommer unter 60 Grad Celsius. Kühltransportfahrzeuge: Ausgestattet mit flüssigkeitsgekühlten Scrollkompressoren der ZPK-Serie von Emerson, um auch bei minus 30 Grad Celsius eine stabile Kühlleistung aufrechtzuerhalten.
Präzise Klimatisierung von Rechenzentren: Die wassergekühlten Scrollkompressoren der CSH-Serie von Bitzer und geschlossene Kühlwassersysteme sorgen dafür, dass die Temperatur des Kompressorgehäuses konstant bei 35 Grad bleibt.