直燃机与离心机的优缺点

随着社会生产力的发展和人民生活水平的提高，空调已成为各类建筑不可缺少的重要组成部分，夏季用于空调制冷的能耗相当巨大。

现广泛使用的空调制冷方式有：（1）电压缩式制冷，包括活塞式、螺杆式、离心式压缩机制冷；（2）直燃型吸收式制冷，有燃油型和燃气型直燃机；（3）蒸汽（或热水）型吸收式制冷。

它们所消耗的主要能源分别为电、天然气和蒸汽。

目前北京市的能源供应情况为：电力供应的峰谷矛盾严重，尤其在空调季该矛盾更为突出，给电力生产带来很大困难和浪费；天然气供应虽较以前有很大提高，但仍供不应求，且天然气作为一种消耗性能源，不可再生；很多集中热源厂冬夏季热负荷存在较大峰谷差，夏季蒸汽使用一直处于低负荷状态，给安全、高效的蒸汽输配带来不利影响，且不利于提高热源厂设备利用率和经济效益。

空调制冷方式选择得是否合理及切合实际，将直接影响社会能源的利用和人类的生存环境，如选择得当，既可安全可靠地供冷，还可合理利用和节约能源，改善城市的环境质量。

本文结合实例，对电压缩制冷、直燃型吸收式制冷、蒸汽型吸收式制冷三种制冷方式进行技术、经济比较，可为实际制冷方案的确定提供参考。

2．某建筑三种制冷方式的技术、经济比较2.1项目概况某建筑夏季需空调制冷，其建筑面积为20000m2，冷负荷指标为100W/m2，其总冷负荷为2000kW(1720×103kcal/h)。

2.2方案选择方案1：选用1台制冷量为2093kW(1800×103kcal/h)的水冷螺杆式冷水机组，制冷剂为R22；方案2：选用1台制冷量为2110kW(1815×103kcal/h)的直燃型双效吸收式冷热水机组，燃料为天然气；方案3：选用1台制冷量为2040kW(1754×103kcal/h)的蒸汽型双效吸收式冷水机组，热源为0.6MPa饱和蒸汽。

2.3计算参数2.3.1地区参数配电设备费：1200元/kW用电电价：0.8元/kW•h天然气热值：8650kcal/Nm3天然气价格：1.90元/Nm3蒸汽价格：80元/吨制冷期：120天/年日运行时间：10小时/天制冷负荷率：0.62.3.2技术参数根据上述方案制冷主机的选择，配设相应的冷冻水系统和冷却水系统等主要设备，各方案的技术参数统计如表1。

离心式冷水机组优点：1、叶轮转速高，输气量大，单机容量大。

2、易损件少，工作可靠，结构紧凑，运转平稳，振动小，噪声低。

3、压缩机输气量大，单机制冷量大，结构紧凑，重量轻，单位制冷量重量小，相同制冷量下比活塞式机组轻80％以上，占地面积小4、制冷剂中不混有润滑油，蒸发器和冷凝器的传热性能好。

5、EER值高，理论值可达6.996、调节方便，在10%~100%内可无级调节离心式冷水机组的缺点：1、单级压缩机在低负荷时会出现“喘振”现象，在满负荷运转平稳。

2、对材料强度，加工精度和制造质量要求严格。

3、当运行工况偏离设计工况时效率下降较快，制冷量随蒸发温度降低而减少幅度比活塞式快。

4、离心负压系统，外气易侵入，有产生化学变化腐蚀管路的危险。

1）关于部份负荷性能离心式冷水机组通常是按最大负荷选型的，实际使用中，有70％以上的时间不在满负荷下工作。

而离心制冷压缩机一般在满负荷点附近效率最高。

当前，评价冷水机组性能的好坏，已不仅仅是额定制冷量下消耗单位功率的制冷量(COP)要大，美国空调制冷学会在其标准ARl550／590--1998中，提出用综合部分负荷值IPLV(或NPLV)作为评价单台机组平均部分负荷效率的指标。

该IPLV是在ARl550／590规定的工况条件下，分别实测出在100％，75％，50％，25％额定制冷量下的性能系数COP，然后乘以各自的常数加权平均得到。

使用IPLV(NPLV)为冷水机组的部分负荷性能提供了一个简单的评估方法，但是，由于地区差异，IPLV(NPLV)值并不能直接作为我国计算年运行费用的依据。

2）冷却水进水温度对机组性能的影响冷却水进水温度与机组的冷凝温度直接有关，在其它条件相同时，冷却水进水温度越高，冷凝温度、冷凝压力越高，机组的能耗也越高。

一般冷却水进水温度每升高1℃，能耗将增加满负荷能耗的3％左右，制冷量将减少约3％。

因此，对于全年极端温度不很高，相对湿度不很大的我国北方地区，不必按全国的统一标准提出以32℃作为冷却水进水温度的设计条件，这样可以节省一次性投资。

磁悬浮离心冷水机组与直燃型溴化锂冷水机组之比较一、比较条件（1）本工程系利川地区，总制冷量Q0为5528KW，475万大卡/小时。

（2）该地区室外气候条件：夏季空气调节室外计算干球温度：35.2℃，夏季空气调节室外计算湿球温度：28.4℃。

二、磁悬浮离心冷水机组与直燃型溴化锂冷水机组定性比较三、采用磁悬浮离心式冷水机组与直燃型溴化锂冷水机组方案定量比较采用磁悬浮离心式冷水机组方案和采用直燃型溴化锂吸收式冷水机组方案其末端的初投资费用和运行费用皆相同，故此处只比较磁悬浮离心式冷水机组及配套制冷机房和直燃型溴化锂吸收式冷水机组及配套制冷机房的初投资费用和运行费用。

下面以一个某地100万大卡/小时制冷量的主机的工程数据为例:（一）采用磁悬浮离心式冷水机组与直燃型溴化锂冷水机组方案初投资比较（1）采用磁悬浮离心式冷水机组方案制冷机房初投资：设备费用（冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、电子水处理器等）：82万元安装材料和电气控制费用：12万元总初投资费用：S1=82万+12万=94万元（2）采用直燃型溴化锂吸收式冷水机组方案制冷机房初投资：设备费用（直燃型溴化锂吸收式冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、电子水处理器等）：115万元安装材料和电气控制费用：15万元总初投资费用：S2=115万+15万=130万元（3）采用磁悬浮离心式冷水机方案和直燃型溴化锂吸收式冷水机组方案初投资比较结论：采用磁悬浮离心式冷水机组方案比采用直燃型溴化锂吸收式冷水机组方案节约费用：S3=130万-94万=36万元（二）采用磁悬浮离心式冷水机组与直燃型溴化锂冷水机组方案运行费用比较（1）用磁悬浮离心式冷水机组方案年运行费用：采用磁悬浮离心式机组方案制冷机房总电耗为：305KW（包括磁悬浮离心式冷水机组、冷却水塔、冷冻水泵、冷却水泵）考虑一年中需开启空调为5个月，每天需开启磁悬浮离心式冷水机组为10个小时，平均电价为0.65元/度，综合利用系数取0.7，则：磁悬浮离心式水冷机组方案年运行电费：P1=305*5*30*10*1.0*0.7=320520（元）（2）采用直燃型溴化锂吸收式冷水机组方案年运行费用：采用直燃型溴化锂吸收式冷水机组制冷机房总电耗为：90KW（包括直燃型溴化锂吸收式冷水机组的两泵、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔），总耗天然气（1100kcal/Nm3）为：109m3/h（直燃型溴化锂吸收式冷水机组）。

空调方式冷源选用分析直燃型溴化锂机组与离心式制冷机组比较一般民用建筑空调方式，通常应根据建筑物冷负荷特点、国家能源政策及当地冷热源供应等条件，经技术经济比较，按节能、环保、经济的原则确定。

就人工冷源制备，目前主要有以电力为动力的压缩制冷方式和以燃油、燃气及蒸气为动力的吸收式制冷方式。

现以此二种制冷方式在重庆地区应用进行分析比较。

能源政策随着世界人口不断增长，工业化程度提高，人们对自然资源索取亦越来越大，全球性的能源紧张日趋严重，作为不可再生的一次能源：煤、石油、天燃气更是紧缺，为争夺其控制权，不惜发动战争。

我国正处于高速发展阶段，其对能源的需求量更大，因此国家对不可再生能源的开发、利用高度重视；强调合理利用不可再生能源，保持社会可持续发展。

各行各业均控制一次不可再生能源的使用，中央空调系统作为民用建筑耗能大户，首当受到控制。

节能性能作为吸收式制冷方式，其工作原理通俗可理解为通过溴化锂溶液浓度改变而达到吸收热量。

其制冷效率不高，国家标准《集中式空调系统经济运行》中规定直燃型溴化锂机组制冷机组的能效比（COP）值仅为1~1.33W/W，而离心式离心机组为5.0~5.9W/W，即同样消耗1W的动力，直燃型溴化锂机组制冷机组仅产出1~1.33W冷量，而压缩式离心机组可产出5.0~5.9W，其节能性能不言而喻。

以100万大卡机组为例：注：1.以上数据取自生产商公布的产品样本；2.天燃气燃值10000Kcal/Nm3=11.6kW/ Nm3（按国内C厂产品样本），天燃气燃值与甲烷纯度有关，重庆市居民用天燃气燃值为7500~8500Kcal/m3，即同样热量下体积（质量）消耗量将增大。

据北京工业大学陈超教授在《湖南平和堂商厦空调设计点评》一文中指出（《暖通空调》2002年第3期），该商厦主机总装机容量10050kW，选用有离心式冷水机组2台（3300 kW），直燃型溴化锂机组1台（2350 kW），空气源热泵机组1台（1100 kW），对湖南平和堂商厦空调机组运行考证，其实际运行以离心式冷水机组为主，而直燃型溴化锂机组仅作为负荷高峰时运行，其主要原因是能耗高，运行成本高。

活塞机、螺杆机、离心机原理及优缺点一、活塞式压缩机：（一）、原理：依靠活塞的往复运动来压缩汽缸内的气体。

通常是通过曲柄连杆机构，把原动机的旋转运动转变为活塞的往复运动。

曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气过程和压缩、排气过程。

（二）、构造：包括机体、曲轴、连杆组件、活塞组件、气阀缸套组件等。

（三）、活塞式压缩机优点：1、在一般的压力范围内，对材料的要求低，多采用普通的钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉；2、热效率较高，一般大、中型机组绝热效率可达0.7～0.85左右；3、气体的重度和特性对压缩机的工作性能影响不大，同一台压缩机可以用于不同的气体；4、活塞压缩机技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验；5、气量调节时，适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；（四）、活塞式压缩机缺点：1、结构复杂笨重，易损件多，维修工作量大；2、机器运转中有振动；3、排气不连续，气流有脉动，容易引起管道振动，严重时往往因气流脉动、共振而造成管网或机件的损坏；4、功率损失大，在部分载荷操作时效率降低；5、大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强度较大。

二、螺杆式压缩机：（一）、原理：通过阴阳转子的相互浸入，以及空间接触线不断的从吸气端面向排气端推移，使基元容积发生周期性变化，从而完成连续吸气、压缩和排气过程。

（二）、构造：由机壳、螺杆（或称转子）、轴承、能量调节装置等组成。

（三）、螺杆式压缩机优点：1、零部件少，易损件少，可靠性高；2、操作维护方便；3、没有不平衡惯性力。

运转平稳安全，振动小；4、具有强制输气的特点，排气量几乎不受排气压力的影响，工况适应性强；5、螺杆压缩机的转子齿面实际上是有间隙的。

因此对湿行程不敏感，能耐液击；6、排气温度低，可在较高压比的工况下运行；7、可实现制冷情无级调节，采用滑阀机构，使制冷量可从15％～100％进行无级调节，节省运行费用；8、容易实现自动化，可实现远程通信。

离心机的种类及用途离心机是一种常用的机械分离设备，它通过离心力将混合物中的不同成分分离开来。

目前市场上常用的离心机种类有以下几种：1. 桶形离心机桶形离心机又称为刀刃式离心机，它是一种常见的离心机型号。

它通常由一个大桶、一个转子和一套动力系统组成。

在开始工作之前，混合物被倒入到转子中心的容器中，转子开始旋转，离心力的作用下，杂质和其他固体物质被分离出来，最终沉降到容器的底部，纯液体则留在容器内。

2. 直线离心机直线离心机是一种离心式分离设备，它通常用于粘稠的混合物中，因为它能够快速地沉淀悬浮的固体杂质，从而使液体分离出来。

与其他离心机不同，直线离心机是沿着一条直线旋转的，它不仅可以用于实验室内的实验室，也适用于工业上的生产和制造。

3. 超高速离心机超高速离心机是一种高速旋转的离心式分离设备，它通常用于药物研究、细胞培养和生物化学实验中。

超高速离心机可以旋转到10,000转/分钟以上的速度，可以分离出非常微小的分子和细胞。

4. 微型离心机微型离心机是一种重要的实验室工具，通常被用于细胞生物学和分子生物学实验中。

这种离心机非常小，可以容纳微毫升乃至微升级别的材料，可以在非常短的时间内分离出分子和细胞。

除了上述常见的几种离心机外，还有许多其他类型的离心机，比如离心膜分离机、超速离心机和压滤离心机等。

每种离心机都有其独特的特点和适用范围，可以根据需要选择最适合的离心机。

离心机的用途也非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 医药制造离心机在医药制造中起着非常重要的作用。

它可以用于制造药品和疫苗，提取药物和植物中的有用成分，检测细胞毒性等。

2. 实验室研究在化学实验、生物学实验和分子生物学实验中，离心机是一个必不可少的工具。

它可以用于分离DNA、RNA和蛋白质等分子，也可以用于离心培养基、悬液和混合液等。

3. 食品加工离心机也可以用于食品加工中。

例如，在牛乳和酪蛋白中添加羟基乙基纤维素，通过离心可以去除悬浮的蛋白质和其他杂质，使得牛乳成分更加稳定，产品呈现出更好的口感和质量。

离心式压缩机与活塞式压缩机相比其效率压缩机是工业生产中常见的设备之一，用于将气体或蒸汽压缩成高压气体，以满足生产过程中的需求。

其中，离心式压缩机和活塞式压缩机是两种常见的压缩机类型，它们在工作原理、结构设计以及效率方面均有所差异。

首先，离心式压缩机的工作原理是利用动能转化原理进行压缩。

它通过高速旋转的离心轮叶片使气体离心运动，产生动能，然后将气体压缩。

而活塞式压缩机则是利用活塞的运动产生压缩效果。

活塞在气缸内作往复运动，将气体压缩到所需的压力。

其次，离心式压缩机和活塞式压缩机在结构设计上也有所不同。

离心式压缩机通常由驱动装置、离心轮、进气装置和排气装置等部分组成。

驱动装置通过机械传动使离心轮高速旋转，进气装置将气体引入离心轮中，而排气装置则将压缩后的气体排出。

相比之下，活塞式压缩机的结构较为简单，由气缸、活塞、曲轴连杆机构等组成。

气缸与活塞之间形成密封腔，活塞往复运动时将气体压缩。

最后，离心式压缩机和活塞式压缩机在效率方面有所不同。

离心式压缩机由于采用离心运动原理，具有较高的转速，因此其压缩效率相对较高。

离心式压缩机还具有体积小、结构简单、维护方便等优点。

但是，由于离心式压缩机压缩比较低，适用于气体的压缩，而不适用于需要高压力的气体。

而活塞式压缩机则可以实现高压力气体的压缩，适用于对高压气体的需求。

活塞式压缩机还具有良好的稳定性和可靠性，适用于连续工作的场合。

虽然离心式压缩机和活塞式压缩机在工作原理、结构设计和效率方面有所差异，但它们都是常见的压缩机类型，各自适用于不同的压缩需求。

在实际应用中，需根据具体情况选择合适的压缩机类型，以确保生产效率和质量。

离心机是化工、石油、生命科学、医学、物理化学、食品、制药、水处理、等科研及临床实验室最常用的必备设备，主要用于分离血清血浆，沉淀细胞，浓缩细菌，分离蛋白或核酸或者悬液分离等等。

通过对主流进口离心机品牌的发展历史等进行剖析。

国内常见的进口离心机品牌有：德国Eppendorf 、德国SIGMA、美国索福Sorvall、美国贝克曼Beckman、德国Hettich、德国贺利氏Heraus、日本日立Hitachi等。

1、德国艾本德Eppendorf：成立于1945年，设计生命科学多个产品领域，其中ep（EppendorfTube）管已经成为实验室微量离心管的专有名称。

可见其在微量离心领域的影响力。

Eppendorf与1962年正式推出其离心机业务，目前主要定位于台式高速离心机，特别是在微量离心机领域在全球有着重要的影响和广泛应用。

2、德国西格玛SIGMA：成立于1948年，SIGMA公司自成立初就把离心机业务作为其唯一的涉足领域（后来成立的冻干机部分独立发展，成为今天的Christ公司）。

目前主要定位于高速台式离心机的生产与研发，1-3万转的台式离心机为其主打产品，并为欧美公司提供代工产品，如Beckman部分台式离心机、SARTORIUS与QIAGEN等。

在此需要提及的是上世纪60年代末曾经把离心机部门出售给德国Heraus集团，但保留了研发部门，在此基础上Heraus公司于1970年生产离心机。

由此，可见SIGMA公司在世界离心机领域的特殊地位与影响力。

2、美国索福Sorvall（THERMO旗下）：现为热电公司旗下品牌。

索福Sorvall原属杜邦公司离心机部，是最早生产医用离心机的公司，早在二战时期，为响应美国战争的需要，索福Sorvall研发了世界首台血站用于血液分离离心机。

直至今日，索福Sorvall落地式大容量离心机仍占据全球血液系统90%以上的市场。

另外，索福Sorvall还具有80000转以上的超离。

溴化锂直燃机组和螺杆机组的优缺点溴化锂直燃机组和螺杆机组的优缺点.节电不节能从能源角度看溴化锂机组虽然运行时用电少只需供溶液泵溶剂泵用电即可最多为10KW但煤气油。

蒸汽均属能源。

若折合成标准煤来计算溴化锂机组每万大卡耗电煤为1.63.3公斤而电制冷机每万耗煤为1.111.32公斤活塞故溴化锂机组是省电不节能。

2.运行时存在腐蚀现象因为溴化锂机组用溴化锂溶液为制冷剂溴化锂是盐溶液在高温时对换热管易产生微孔腐蚀使机组真空度下降影响机组制冷另外燃油型机组会硫化腐蚀蒸汽型机组因蒸汽含氧在放热后变成水时会产生微量氧化腐蚀这种情况在机组启停时最严重久而久之会使传热管结垢降低制冷量所以溴化锂机组的冷量衰减较大。

3.真空度难以保障机组运行时会产生如氮、氧等不凝性气体需及时排出否则会使机组真空下降但通过抽气装置排出这些不凝性气体时同时也将冷剂蒸汽排出久而久之溴化锂溶液浓度升高导致机组容易结晶一旦结晶消除需24天。

4.不适在过滤季节且室外温度较低时开机溴化锂对冷却水的温度限制很高在室温度低于23C使不能开机否则会因为冷却水温度低而产生结晶但电制冷机组冷却水温度可达15.6C。

下限为12.7C因此溴化锂机组的使用围及时间有限。

5.一机多用用名无实溴化锂机组可同时进行供热与制冷但在燃烧器容量一定的情况下满足供热则必须用于制冷的溴化锂温度降低导致制冷时易结晶否则便加大燃烧器型号增大投资。

6.辅助设备的投资大溴化锂蒸发器冷凝器管路长而复杂水阻大且冷却水需量大如此增加了冷却泵及冷却塔的投资。

7.初投资大管理复杂燃烧机组需另建油库增设相应的消防投资和安全防护措施用燃气机组则要开路铺管增加附加道路建设费用及消防防爆防火措施一般比电制冷大20。

8.运行费用大目前煤气涨价意味者燃气机组的运行费用增加使用中必须保持溶液的浓度现场配置难以保证均匀溶液处理再生费用大。

9.使用工况单一目前许多国家采用冰蓄冷来减少运行费用而溴化锂制冷的最低极限温度为4.5 C不可用于蓄冰。

直燃机的工作原理直燃机（也称为直燃燃气轮机）是一种利用天然气或者其他燃气燃料直接燃烧产生动力的燃气轮机。

它具有高效率、低排放和快速启动等优点，被广泛应用于发电、航空和工业领域。

下面将详细介绍直燃机的工作原理。

1. 燃气进气与压缩直燃机的工作从燃气进气开始。

燃气通过空气滤清器进入压缩机，压缩机将气体压缩到高压状态。

压缩机通常采用离心式或者轴流式结构，通过高速旋转的叶片将气体压缩。

2. 燃气燃烧经过压缩后的燃气进入燃烧室。

燃烧室中注入适量的燃料，并与压缩空气混合。

燃料可以是天然气、液化石油气或者其他燃气燃料。

在燃烧室内，燃料与空气混合后被点燃，产生高温高压的燃烧气体。

3. 高温高压气体膨胀燃烧室中的高温高压气体进入轮子，推动轮子高速旋转。

轮子通常由多个级别的叶片组成。

每一个级别的叶片都有特定的形状和角度，以提供最大的动力输出。

4. 轮子驱动发机电或者其他设备轮子的旋转驱动连接在其上的轴，进而驱动发机电或者其他设备。

发机电将机械能转化为电能，供应给电网或者其他用电设备。

直燃机还可以用于驱动压缩机、泵或者其他需要动力的设备。

5. 排放处理直燃机在燃烧过程中会产生废气和废热。

为了减少对环境的影响，直燃机通常配备废气处理系统，如排放净化器和余热回收装置。

排放净化器可以减少废气中的污染物排放，而余热回收装置可以利用废热产生额外的能量。

总结：直燃机的工作原理可以简单概括为燃气进气与压缩、燃气燃烧、高温高压气体膨胀以及轮子驱动发机电或者其他设备。

通过这一过程，直燃机能够高效地将燃气燃烧产生的能量转化为电能或者其他形式的能量。

同时，直燃机还配备了排放处理系统，以减少对环境的影响。

这种工作原理使得直燃机成为一种重要的能源转换装置，在能源领域发挥着重要的作用。