空调压缩机结构与效率损失分析报告

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The compression engine is the important air-conditioning core. Therefore, to produce a good air-conditioning compressor is the key; therefore, this study not only has a strong theoretical significance, but also a very important practical significance. The design of Shanghai Hitachi air-conditioning compression and Refrigeration systems analysis. Shanghai Hitachi air-conditioning cooling system components of the basic working principle and the basic parameters. secondly for introduce the compression engine cold-producing medium and to select and use motherly, then analyzed and removed specifically for household Shanghai Hitachi air-conditioning compression engine loss approach is in progress. The main focus of the study design there are two. First of all, by Shanghai Hitachi in the structure of air-conditioning cooling system for analysis. Secondly .To improves the design resolve a scheme specifically for household Shanghai Hitachi air-conditioning compression engine efficiency loses approach wayThis paper introduces the concept of H-type air-conditioning compressor, the working principle and structure analysis, Also detected in the test equipment used during the performance and working principle of doing the analysis. Air conditioning compressor is running the process will produce some noise, so we use noise testing equipment to test the various types of compressor noise test, to improve compressor performance and quality assurance data to determine whether the compressor national standards.Air conditioning compressor working chamber is a cylinder on the compressors compression, exhaust, expansion, absorption or steam process in detail description, air-conditioning compressor to the lowest position, the cylinder full of steam absorption; the Pistons turned on, exhaust valves are closed, narrow cylinder volume, steam is compressedwhen the air conditioning compressor when the pressure reaches a certain value, exhaust valve opens,Key words: Conditioning Refrigeration System Compressor Cold-producing Medium Working Principle Inefficiency第一章 绪论1.1课题研究背景上海日立电器有限公司创建于1993年1月，由上海海立（集团）股份有限公司投资75%、日本国日立家用电器公司投资25%合资组建而成，累计总投资46580万美元，年生产能力1200万台。公司拥有七个系列300多个品种，制冷量覆盖0.3匹5匹，是规格品种最为齐全的制冷压缩机供应商。客户网络覆盖海尔、格力、美的、Carrier、Whirlpool、Electrolux等国内外知名家电企业。公司销量占国内市场份额的20%列国内第一，全球市场份额的15%列全球第三。公司通过ISO9001、ISO14001、GB28001联合认证，获得过全国质量管理奖，海立、HIGHLY产品荣获中国名牌产品。公司积极投身社会公益事业，先后在内蒙古、西藏、宁夏、江西省等贫困地区捐建希望小学，受到党和国家领导人江泽民、吴邦国等亲临视察时的高度评价。公司质量价值观：w 质量是企业的生命，顾客是衣食父母；w 顾客的苛求就是我们的质量标准；w 生产顾客和自己都满意的产品；w 质量体现人格，产品反映人品；w 不断提高用户的满意度；w 质量没有最好，只有更好；w 质量不是检验出来的，而是生产出来的；w 第一次就把事情做对。随着生活水平的不断提高及科技的持续进步，制冷和空调业得到了很大的发展。无论是家用空调器还是集中式中央空调机，其外观、性能和可靠性都得到了很大的改进。而这些都与作为空调器心脏的压缩机的发展密不可分。我国自改革开放以来就开始从国外引进了多条家用空调压缩机生产线。但由于当时历支条件及市场要求，引进的档次较低，多数为活塞式压缩机生产线，仅有两条生产滚动转子式空调压缩机生产线。这两条生产线为我国家用空调业的发展起了很大的作用。但由于这两条线没有及时进行技术改造，当时主要注重产品的国产化程度，其发展比较缓慢。空调技术发展的历史就是由如何满足社会经济和人民生活对室内环境不断提高的要求。以及如何最大限度地节约能耗，开辟新能源利用的历史。此外。空调技术的发展和各种相关科学技术的发展息息相关，冶金、化工和各种材料工业提供的材料日新月异。机械工业制造出各式各样的新型冷、热源设备和五花八门的末端装置自动控制理论和技术的进步也改变着空调系统工作过程的控制与调节的方式与方法。深入开拓电子计算机在空调技术中的应用。自觉地理解和运用系统思想和系统方法。不仅可以加速空调技术革新的进程。并能更有效地移植和利用其他学科和专业的新的研究成果。近年来，特别是计算机技术和数据通讯与网络技术的结合开辟了一个信息化社会的新时代。信息技术快速的发展对科学技术及社会生活方式的巨大影响对空调技术不但是机遇，更是一种挑战。1.2课题研究的主要内容近几年由于政策的支持以及市场经济的要求，一些国外著名压缩机制造商以合资和独资等形式纷纷在国内建厂，加之新技术，新工艺的不断采用，使空调压缩机发展十分迅猛。目前，在国内生产厂家中以引进曰本技术居多，这是因为日本在家用空调器方面的研究较深，产品性能较好、较节电，符合我国的具体实际。这些厂家主要有生产滚动转子压缩机的庆安大金，沈阳三洋、上海日立、东芝万家乐、珠海罗力托克斯、万宝松下等，以及生产涡旋式压缩机的庆安大金、大连三洋、广州日立和苏州考普兰等井计十几条生产线。其产品各有特点，通过规模化生产，进一步降低成本，形成良性的竞争，极大地推动了国内经济及技术的发展。本次设计是对上海日立家用空调压缩机分析。了解了上海日立家用空调压缩机的基本组成部分、工作原理和效率分析。其次是介绍压缩机的制冷剂及选用方法，并针对上海日立家用空调压缩机的损失途径进行分析和排除。第二章 空调概述2.1空调的基本原理空调在作制冷运行时，低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在室外换热器中放热（通过冷凝器冷凝）变成中温高压的液体（热量通过室外循环空气带走），中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变为低温低压的液体，低温低压的液体制冷剂在室内换热器中吸热蒸发后变为低温低压的气体（室内空气经过换热器表面被冷却降温，达到使室内温度下降的目的），低温低压的制冷剂气体再被压缩机吸入，如此循环。 低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在室内换热器中放热变成中温高压的液体（室内空气经过换热器表面被加热，达到使室内温度升高的目的），中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变为低温低压的液体，低温低压的液体在换热器中吸热蒸发后变为低温低压的气体（室外空气经过换热器表面被冷却降温），低温低压的气体再被压缩机吸入，如此循环。 图2-1 压缩机工作原理2.2 空调系统的主要组成部分一般的空调系统由四大部件组成，压缩机，冷凝器，节流装置，蒸发器，制冷剂依次在上述四大部件循环，压缩机出来的冷媒（制冷剂）高温高压的气体，流经冷凝器，降温降压，冷凝器通过冷却水系统将热量带到冷却塔排出，冷媒继续流动经过节流装置，成低温低压液体，流经蒸发器，吸热，再经压缩。在蒸发器的两端接有冷冻水循环系统，制冷剂在此次吸的热量将冷冻水温度降低，使低温的水流到用户端，再经过见机盘管进行热交换，将冷风吹出。这里有三个系统，一个是制冷剂的循环系统，一个是冷却水系统的，一个是冷冻水系统的。冷却水系统就是接冷却塔的，将热量带到外界的，冷冻水系统就是连接用户与蒸发器的，将末端的热量带到蒸发器。 冷水机的水在这里相当于一种载冷剂，担当中间角色运送热量，本身的制冷在于制冷剂循环系统。图2-2 空调必备件2.3 空调的发展和前景空气调节对人们生活起着重要的作用。传统空调器具有“开一关”调节模式。不仅噪音和温度波动大，而且开关时对空调压缩机有很大的损害。随着计算机技术、变频技术、智能控制技术的发展。人们摆脱了传统定频定速空调器的调节模式。开发出性能更为优良的变频变速空调器。世界空调的发展可分为四个阶段。首先是后风扇时代。典型特征是，功能仅限制于制冷制热，技术含量低；接下来是纯空调时代。这个时代的最显著标志是空调成为真正意义的空气调节器。不光调节空气的温度，对空气的舒适度也进行调节；随着各国政府对空调的能耗标准提出要求。空调进入了超空调时代，其显著特点是空调不仅仅是空调。还能满足节能环保的要求；在以网络信息代表的2l世纪。作为家电产品的空调器也必将随之步入网络信息时代。为了最大限度地节约能耗，开辟新能源的利用。空调技术的研究发展很快，开发出了种类繁多的空调产品，如：变频空调，燃气空调，太阳能空调等。通过对空调发展的后风扇时代、纯空调时代、超空调时代和即将来到的网络信息时代回顾。以及几种典型的主流空调技术和产品的分析，可以看出科技创新势不可挡。高科技含量的空调产品必将取代市场上仅仅具备了制冷制热功能的低技术含量空调。我觉得未来空调将要朝着“四化”即健康化、节能环保化、人性化、网络化迈进。健康化：健康的空气舒适指数主要从空气洁净度、空调气流的舒适度、空气温湿度控制技术三方面来衡量。各空调厂家针对这一需求，推出了多重空气过滤技术、等离子技术、负离子技术、多元光触煤技术、环绕立体送风技术、自动除湿加湿等技术。并运用到产品上。目前，日本的一些空调企业以及中国的海尔在这方面都处于世界领先水平。节能环保化：从世界发展趋势看，节能是环保的第一重要因素。环保始终是各国所关注的问题。欧盟颁布了相关法规，限制非环保产品进入，日本政府公布了，美国环保署公布了美国国家政府强行执行的能耗标准。把无环保产品拒之门外也是遵循这一节能环保的大趋势。中国国家技术监督局节能认证委员会在2000年也首次颁布了中国节能认证。从空调产品节能技术的演变上，已经实现了从最初的定频空调到变频空调的节能30。随着先进技术的不断创新运用。2001年海尔又推出了具有高效数字直流变频压缩机、数字传感器、数字直流电机的空调器世纪超人。将节能水平提升至5l。创造了目前国内外节能产品之最。人性化：使用方便，人机互动是更高层次要求。由于传统空调的功能简单，各国空调厂商运用了多项人性化空调设计技术推出了具有多种视窗显示(VFD点阵液晶、LED显示)的空调，使空调运行状态一目了然。同时。为了满足夜间使用空调，在多个系列产品中具有夜光显示功能的遥控器，背光功能，让消费者在黑暗中能够清晰可见地进行空调操作。具有语音声控功能的空调等。具有人性化设计功能的空调必将成为未来空调的发展方向之一。网络化：网络信息空调时代。网络技术的发展必将为空调带来一场全新的技术革命。传统空调的概念将发生质的改变。谁先掌握网络技术在空调上的应用，谁就会成为未来空调市场的引领者，空调网络信息时代的到来成为不可逆转的潮流。一些新型空调产品开始预留网络接口，实现网络开放。通过选配的网络控制器可实现千里之外的网络遥控。集中控制器可实现同时控制128台空调，为智能化小区物业管理提供便利。高技术、高附加值的特点把空调这种最初简单的舒适品推向了一个全新的概念。成为人们在工作和生活中必不可少的人性化智能家电。第三章 空调压缩机结构形式分析空调压缩机的高可靠性、长使用寿命要求其机芯组件具有良好的耐磨性。本文介绍了上海日立压缩机公司H 系列压缩机机芯组件的材质, 从材质的金相组织、硬度、强度及寿命数据对机芯的主要滑动部件 滑片( VANE ) 、活塞(ROLLER) 的国产产品进行分析。证明用国产产品取代进口件是可行的。3.1 压缩机的组成压缩机由汽缸，上缸盖，曲轴，活塞，下缸盖，中间板，叶片，转子组件，定子组件，上消音器，壳体组件，储液器，上壳盖组件，下盖组件，弹簧，旋片集尘圈，阀片及挡板，螺栓组成。图3-1 H型压缩机部品爆炸图汽缸（CYLINDER） 上缸盖（UE-BEAR） 曲轴（DEFR-SHAFT） 活塞（ROLLER）下缸盖（SI-BEAR） 中间板（SIKIRI-ITA） 叶片（VANE） 转子（STU33K1-RT） 定子（STU33K1-ST）上消音器（#UE-C-ZU） 壳体组件（#CASE-ZU） 储液器（#S-TANK-ZU） 上壳盖组件（#HU-ZU） 下壳盖组件（#SO-C-ZU） 弹簧（SPRING） 旋片（YUITA） 集尘圈（S-BOTAN）排气阀片（DV-ITA 阀片挡板（RITAINER） 螺栓（TOKUBO） 沉头螺栓（N-BOLT）图3-2 压缩机总装图3.2 压缩机的工作原理压缩机是制冷系统的心脏，无论是空调、冷库、化工制冷工艺等等工况都要有压缩机这个重要的环节来做保障！制冷压缩机种类和形式很多，根据原理可分容积型和速度型两类，其中容积式是最为普遍的。 那压缩机是如何工作的呢？ 简单而说就是通过改变气体的容积来完成气体的压缩和输送过程！任何动力设备都需要有个原动力来作功完成，压缩机也是一样，它需要一个电动机（马达）来带动。 容积型压缩机又分为往复式活塞式和回转式两种。 1、往复活塞式是通过活塞在气缸内做往复运动改变气体工作容积；活塞式压缩机历史悠久，生产技术成熟。 2、回转式压缩机包括刮片（滑片）旋转式压缩机、螺杆式压缩机，目前国内生产的空调器多数采用旋转式压缩机；螺杆式压缩机主要用于大型制冷设备,现在一些大型商场办公楼内也有很多采用螺杆式压缩机。 制冷系统主要分几个设备： 压缩机-冷凝器-节流装置-蒸发器 它的基本原理是这样的，压缩机将冷冻剂压缩成高压饱和气体（氨或氟里昂），这种气态冷冻剂再经过冷凝器冷凝。通过节流装置节流之后，通入到蒸发器中，将所需要冷却的媒介冷却换热。例如将蒸发器连接到楼里的各个房间，蒸发器内的蛇行管将同空气进行换热，再通过鼓风将冷气吹向房间的空气当中。而蒸发器蛇行管内的冷冻剂换热后变成低压蒸气回到压缩机，再被压缩机压缩，这样循环利用就完成了制冷系统。制热系统也大致是这个原理，只是方式相反。3.3 空调压缩机结构形式家用空调压缩机结构型式主要是滚动转子式和涡旋式。为适应市场的要求，这些厂家为争取市场份额，不仅在外型安装上尽可能的满足空和转子外径来改变气缸排量，从而满足空调厂家对制冷量的要求，并采取各种方案进一步降低噪声和提高效率。提高压缩机COP值的措施主要是提高加工和装配精度，对压缩机结构进行最优化设计、改进排气阀结构，增大电机叠片厚度，采用特低铁损高磁通量的硅钢片和提高槽前率等多方面来实现；降低压缩机噪声主要通过更好的动、静平衡来减小振动，缓冲压力脉动，以及设计更好的消声器等途径来实现；而提高压缩机的可靠性主要采用改进材料、加强工艺控制、强化试验手段，特别加工和设计保护元件与连接元件等来确保电机可靠性。利用彻底清除垃圾、应用高强度材料，进行各种试验，以及根据不同情况配以不同贮液器来确保压缩机可靠性。为适市应场对大冷量压缩机的需求，又开发了双转子式滚动转子压缩机。其两个相互错开呈180的偏心轮对称分布，这样使重心集中在主轴上，运转时动平衡较好 ，而且两个转子交替工作，使平稳性得到改善，振动减小，转矩变化均匀，而且可以在外形尺寸增加不多的情况下使制冷量增加一倍，以满足空调机对更大冷量的要求。另外，为适应超薄型室外机的需要，国外已有卧式空调用滚动转子式压缩机产品3.3.1 滚动转子式滚动转子式压缩机比往复式结构简单得多，而且体积小、重量轻、零部件少，尤其易报件少，比同样制冷量的往复式压缩机体积可减少60%，重量减少35%，零件减少50% ；这种压缩机只进行旋转运动，不需将旋转运动转变成活塞往复运动，所以运转平稳，振动小、噪声低，质量稳定，可靠性高；在结构上，可把余吨容积作得很小，基本上没有膨胀气体干扰，此外无吸气阀，使流动阻力小，导致容积效率高，性能好，能效比高。但这种压缩机对零件加工精度要求高，比活塞式寿命短；而且这种压缩机只有一个转子且为偏心布置，转动起来振动和噪声仍较大，特别是对于较大功率机组。其气缸排量一般在644cm3/r。分成几个系列，从小功率到中功率，品种较多。每个系列产品外形基本相似，均为一定功率段的产品。这样做的优点是零、部件通用化程度较高，便于管理和降低成本。3.3.2 涡旋式涡旋式压缩机是一类较新型的压缩机。长期以来，由于轴向力不能稳定平稳，防自转机构不灵活，轴向、径向密封不完善，以及涡形盘加工困难，故未达到实用化程度。直至70年代后，在美、日等国的研究下，才使涡旋压缩机走上实用化道路。考普兰，开利，特灵、日立、三菱公司均生产这种压缩机。其主要特点： 1）无吸、排气阀， 吸气压力损失小，压缩室压差小，无余隙容积，容积效率高，可靠性高，功耗小，COP大；2）涡旋回旋运动能形成几对压缩腔，因此力矩变化小，振动小、噪声低；3）结构简单，零部件少，尤其易损件少，体积小，重量轻；4）对液击不敏感；5）转速高，有利于实现变频控制的方式来调节制冷量；6）采用一种背压可自动调节的可控推力机构， 这祥可保持轴向密封减小机械损失，防止异常高压，确保压缩机安全；7） 便于采用气体注入循环，从而可提高节能效果，减少压缩机开，停频率，控制室温变化，实现舒适空调；8）制造、 加工精度高、成本较高。总体来说，其性能稍好于滚动转子式，特别适合于低噪声要求，目前主要用在3P5P大功率高档空调器上，是当前产品中最先进的。目前涡旋式压缩机的改进趋势主要在：1）进一步改进涡旋盘加工制造工艺， 降低成本；2）提高加工和装配精度，合理考虑实际运行中密封间隙，降低泄漏损失， 进一步提高效率；3）研究变转速下涡旋式压缩机性能，提高工作转速；4）研究开发自转型涡旋式压缩机等。第四章 空调压缩机使用的制冷剂分析4.1 空调压缩机制冷剂的分类以及性能分析制冷剂的分类1 在压缩式制冷剂中广泛使用的制冷剂是氨、氟利昂和烃类。按照化学成分，制冷剂可分为五类：无机化合物制冷剂、氟利昂、饱和碳氢化合物制冷剂、不饱和碳氢化合物制冷剂和共沸混合物制冷剂。根据冷凝压力，制冷剂可分为三类：高温（低压）制冷剂、中温（中压）制冷剂和低温（高压）制冷剂。 2 无机化合物制冷剂：这类制冷剂使用得比较早，如氨（NH3）、水（H2O）、空气、二氧化碳（CO2）和二氧化硫（SO2）等。对于无机化合物制冷剂，国际上规定的代号为R及后面的三位数字，其中第一位为“7”后两位数字为分子量。如水R718.等。 3 氟利昂（卤碳化合物制冷剂）：氟利昂是饱和碳氢化合物中全部或部分氢元素（CL）、氟（F）和溴（Br）代替后衍生物的总称。国际规定用“R”作为这类制冷剂的代号，如R22.等。 4 饱和碳氢化合物：这类制冷剂中主要有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和环状有机化合物等。代号与氟利昂一样采用“R”，这类制冷剂易燃易爆，安全性很差。如R50、R170、R290.等。 5 不饱和碳氢化合物制冷剂：这类制冷剂中主要是乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）和它们的卤族元素衍生物，它们的R后的数字多为“1”，如R113、R1150.等。 6 共沸混合物制冷剂：这类制冷剂是由两种以上不同制冷剂以一定比例混合而成的共沸混合物，这类制冷剂在一定压力下能保持一定的蒸发温度，其气相或液相始终保持组成比例不变，但它们的热力性质却不同于混合前的物质，利用共沸混合物可以改善制冷剂的特性。如R500、R502.等。 7 高温、中温及低温制冷剂：是按制冷剂的标准蒸发温度和常温下冷凝压力来分的。制冷剂使用温度范围压缩机类型用途备注R717（氨）中、低温活塞式、离心式冷藏、制冰在普通制冷领域R11高温离心式空调R12高、中、低温活塞式、回转式、离心式冷藏、空调高温为：10-0R13超低温活塞式、回转式超低温R22高、中、低温活塞式、回转式、离心式空调、冷藏、低温中温为：0-20R114高温活塞式特殊空调低温为：-20-60R500高、中温活塞式、回转式、离心式空调、冷藏超低温为：-60-120R502高、中、低温活塞式、回转式空调、冷藏、低温 氨（R717）的特性 1 氨（R717、NH3）是中温制冷剂之一，其蒸发温度ts为-33.4，使用范围是+5到-70，当冷却水温度达高30时，冷凝器中的工作压力一般不超过1.5MPa。 2 氨的临界温度较高（tkr=132）。氨是汽化潜热大，在大气压力下为1164KJ/Kg，单位容积制冷量也大，氨压缩机之尺寸可以较小。 3 纯氨对润滑油无不良影响，但有水分时，会降低冷冻油的润滑作用。 4 纯氨对钢铁无腐蚀作用，但当氨中含有水分时将腐蚀铜和铜合金（磷青铜除外），故在氨制冷系统中对管道及阀件均不采用铜和铜合金。 5 氨的蒸气无色，有强烈的刺激臭味。氨对人体有较大的毒性，当氨液飞溅到皮肤上时会引起冻伤。当空气中氨蒸气的容积达到0.5-0.6%时可引起爆炸。故机房内空气中氨的浓度不得超过0.02mg/L。 6 氨在常温下不易燃烧，但加热至350时，则分解为氮和氢气，氢气于空气中的氧气混合后会发生爆炸。 氟利昂的特性 1 氟利昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、爆炸和化学性稳定的制冷剂。不同的化学组成和结构的氟利昂制冷剂热力性质相差很大，可适用于高温、中温和低温制冷机，以适应不同制冷温度的要求。 2 氟利昂对水的溶解度小，制冷装置中进入水分后会产生酸性物质，并容易造成低温系统的“冰堵”，堵塞节流阀或管道。另外避免氟利昂与天然橡胶起作用，其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。 3 常用的氟利昂制冷剂有R12、R22、R502及R1341a，由于其他型号的制冷剂现在已经停用或禁用。 4 氟利昂12（CF2CL2，R12）：是氟利昂制冷剂中应用较多的一种，主要以中、小型食品库、家用电冰箱以及水、路冷藏运输等制冷装置中被广泛采用。R12具有较好的热力学性能，冷藏压力较低，采用风冷或自然冷凝压力约0.8-1.2KPa。R12的标准蒸发温度为-29，属中温制冷剂，用于中、小型活塞式压缩机可获得-70的低温。而对大型离心式压缩机可获得-80的低温。近年来电冰箱的代替冷媒为R134a。4.2 空调压缩机制冷剂的选用从制冷剂方面看，R22以优良的物性得到家用空调器的广泛使用， 但为保护大气臭氧层，目前普遍认为R407C和R410A是替代R22的首选物。日本，美国 ，西欧等一些国家已率先推出了使用新工质R407C和R410A的空调器，其性能较为理想。由于制冷剂改变必将使压缩机载荷、可靠性、润滑油、零部件材料和结构产生变动，因此必须改进原有的压缩机。一般值得注意的是：1压缩机改用制冷剂后，首先必须考虑所换用的制冷剂对材料的作用。 如果制冷剂对压缩机和电动机的材料有腐蚀作用就必须更换材料或重新设计，对于电机线圈，还须考虑到工质的击穿电压和介电常数，以保证电机绝缘性能。2为适应制冷量，零部件强度和电机功率要求，压缩机的输气量， 零部件受力情况和许用强度，以及压缩机最大功率都应重新设计、重新选材和校核。3制冷剂改变，其润滑油也应相应改变。4重新考虑加工和装配间隙，改进表面处理。5由于工质密度不同，流动阻力也不同，则有必要重新设计或变动气阀结构参数和通道截面，更合理的设计消音器来降低噪音。R407C是同R32、R134a和R125以232552质量比混合的三元非共法制冷剂，并且有6K的温度滑移；而R410A是由R32和R125以5050质量比混合的二元近共沸制冷剂 。它们的物性不同于R22，因此对压缩机由以下几个方面要加以考虑：1由于R407C和R410A的工作压力较高，其轴承载荷增大，在设计时不仅要增加整个系统的强度，而且应对高速运动的压缩机进行优化设计 ，可以用降低气缸高度的方法来降低轴承负荷，以保证其可靠性。2由于R407C和R410A制冷剂中不含氯原子，其润滑油不能用矿物油，应采用脂类池。选用合适的润滑油，可减少压缩机的耗功，提高可靠性和寿命。3对电机线圈，因R407C和R410A击穿电压和介电常数较低，在设计电机时应注意电机的绝缘性及漆包线的选材。4调整加工制造和安装间隙；合理设计消声装置，降低噪音。总之，为了满足日益增加的舒适性要求，制冷空调业将不断向前发展，而高效节能、保护环境、无级调速、低噪声和全智能化控制是未来家用空调压缩机发展方向。第五章 H系列空调压缩机冷量试验及结构分析与计算主要介绍R410A压缩机的设计以及试验情况,并对R410A压缩机在空调器中的应用提出了几点建议。压缩机的试验主要包括R410A出油率与电机绝缘材料相容性试验,与化工材料的兼容性试验,压缩机性能测试,压缩机耐久性能试验。5.1 单级制冷理论循环假设压缩过程为等熵过程，即在压缩过程中不存在任何不可逆损失。在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被冷却物体的温度，且冷凝温度和蒸发温度都是定值。制冷剂在管道内流动时，没有流动阻力损失，环境没有热交换与管外介质之间也没有热交换。制冷剂在流过节流阀时，流速变化很小，可以忽略不计，且与外界。制冷循环的lgPh图gG K+x7V W WN L;?0图5-1 压缩机模型关系图图示a2b2bc1d1aa1a2为制冷剂在制冷过程中实际流动路线。ab、a1b1为等熵线压缩机效率定义式实际冷媒循环量压缩机制冷量(试验值)/(ha-hd1)/1000理论冷媒循环量压缩机排量10-6N/60/Va1mo/压缩机耗功(试验值)图示效率机械效率(ime)绝热效率/容积效率容积效率(v)实际冷媒循环量/理论冷媒循环量绝热效率(ad)(hb1-ha1)1000实际冷媒循环量5.2 影响压缩机效率的因素5.2.1 影响压缩机容积效率(v)因素1余隙容积：高压气体再膨胀、减少每一行程吸入的冷媒气体量。2泵体内部泄漏：泵体各部品间存在间隙，通过间隙冷媒气体由高压流向低压，减少吸气量。3传热损失：汽缸壁因有热惰性，温度无法随气体温度变化而迅速变化。因此，气体与汽缸壁之间存在着热交换。在吸气过程中，汽缸向蒸汽放热，使其密度减小，这将使压缩机的吸气量减少。排气过程中，气体向汽缸放热，气体密度增大，留在余隙容积内气体也相对增多，再膨胀量后，使吸入气体量减少。5.2.2 影响压缩机图示效率(i)的因素1吸气损失2压缩过程的不可逆性3过压缩损失(如下图所示，排气口径越小、气体流速越大，过压缩损失也越大) 图5-2中，D1D2D3图5-2 过压缩损失5.2.3 影响压缩机机械效率(me)的因素1机械摩擦损失主要取决于油和制冷剂混合物的粘性，即与混合物的含量、温度有关。高转速小制冷量压缩机的me低，反之则高。2轴受损失3叶片先端及侧面损失4部品精度5流体动力损失：主要指压缩机活塞扰动气体的摩擦鼓风损失，随转速的增加而明显增大。5.3 提高压缩机效率的手段5.3.1 双转子比单转子机械效率高由于双转子的特性，其部品间面压较单转子低，油膜厚度比单转子大，特别是下缸盖部。所以其机械效率较单转子要高。下图为KU(双转子)、MU(单转子)的机械效率图示效率的试验值。图5-3 双转子特性图5-4 平均面压5.3.2 变频压缩机高转速时1变频压缩机在高转速时，容积效率可能会超过100，如上图所示。由惯性过给引起。2所谓惯性过给就是吸气管内发生压力脉动，在吸气结束时，汽缸内气体压力升高，密度增大，容积效率上升。5.3.3新冷媒R410A 1减小通路面积，降低余隙容积。通路面积降为R22的6575，余隙容积降为原来的1/2。 图5-4 R410A能效比2增大密封尺寸，减小配合间隙。最小密封尺寸为R22的1.3倍，活塞上下间隙为R22的85。图5-5 R410A出油率5.4 R410A压缩机在空调器中的应用由于R410A新冷媒的热工性能与HCFC-22不同， 所以R410A压缩机在空调器中的应用和以往的系统有所不同。(1) 因为R410A的制冷量大,因此蒸发器的体积可以缩小,减少了室内机的体积。(2) R410A新冷媒用于冷暖两用空调器时,以往HCFC-22的电磁式四通阀、截止阀不能使用,必须使用专门的R410A新冷媒用电磁式四通阀、截止阀(主要是适应压力、清洁度、清洗用材料和密封材料的不同)。(3) 空调系统的耐压强度应提高。应根据试验决定铜管的壁厚是否要加厚。(4) 空调器系统水分的控制。新冷媒压缩机的冷冻机油如果采用POE油,因其吸水性强,因此,除需要特别控制压缩机零件和冷冻机油的水分含量以外,消除空调系统的水分也特别重要。如果采用AB油,水分的控制与HCFC-22的空调系统相同。(5) 化工产品的兼容性试验。空调部件(两器、铜管、四通阀、节流阀等)生产过程中使用的清洗液、装配油必须作R410A/POE油、R410A/AB油兼容性试验。试验结果如果不相容,新冷媒空调长期运行,可能会产生沉淀物堵塞毛细管。清洗液必须为无氯清洗液,装配油我们推荐使用日本三菱石油公司的Ze-pros32装配工艺用油。(6) 提高系统匹配的性能系数。由于R410A本身制冷性能系数比HCFC-22低,所以应选择最佳毛细管大小、长度和最优的充注量,克服R410A工质的缺点。H系列空调压缩机效率损失途径及解决方案6.1常见的损失途径可以将压缩机工作过程看出四个独立的构体，电机、曲轴、泵体压缩、泵体泄漏。图6-1 常见的损失途径6.1.1 电机损失：（约40）对应电机效率85内容：电机入力 电机出力理想状态：一个具有转矩需求自适应的电机，有如下几个特点：电机不产生热量；电机输出转矩随泵体需求转矩变化而变化；电机内部磁场均匀分布；电机转速恒定，等等。改进方案：采用高效材、降低铁损铜损（）；与泵体匹配性（）；集中绕线、直流电机（）。现有模型：电机计算程序6.1.2 机械损失：（约15）对应机械效率92内容：曲轴入力（电机出力） 曲轴出力理想状态：泵体各接触件间同心运转，接触件没有直接接触；没有电机风阻损失；叶片活塞间的运动为滚动摩擦状态；接触件有很好耐磨性，不发生粘着磨损；泵体结构优化，各部分受力均匀（等磨损设计）；润滑状态保持为流体润滑，供油充分。改进方案：结构优化；选择合理的润滑油，选择不同的材料及热处理工艺，供油系统的改进，提高部品加工精度；降低平衡块高度现有模型：西交大程序、轴受程序6.1.3指示功率损失：（约25）对应压缩效率88内容：气体压缩入力（曲轴出力）理论气体压缩出力没有指示功率损失的理想状态是什么？图6-1指示功率损失球形空腔，以缓慢地速度进行径向压缩，压缩至Pd后，以最快的速度将此Pd气体排出。得出的参考结论是什么呢？1、球形空腔压缩，该受压缩表面积与体积比最小，热交换少，各向压缩同性，泵体内气体流态均匀、稳定。（扁平、双排气）因此如何选择合适的参数去评价泵体结构尺寸的合理性？SHEC的H/G系列偏心量对效率的影响？（暂时SHEC没有）2、压缩速度及容积变化率对指示功率的影响（INV）？3、吸气结构评价标准：吸气腔的压力保持在Ps以上；吸气充分但排气不畅的单向阀功能；吸气充分（通流面积大，吸气开始角度小） ；排气不畅（气体回流小）4