制冷技术 课件 第4章 制冷压缩机

第4章制冷压缩机>4.1活塞式制冷压缩机4.1.1活塞式制冷压缩机的工作原理和特点气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失（即理想工作过程），则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和压缩过程、排气过程。

工作原理：4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机

组成1.气缸体，2.曲轴，3.曲轴箱，4.连杆，5.活塞，6.排气管，7.排气腔，8.排气阀9.吸气阀10.吸气腔11.吸气管4.1活塞式制冷压缩机4.1.2活塞式制冷压缩机的分类1、按制冷量大小：小型：Q0≤60kW中型：60kW<Q0≤200kW（大型：Q0>200kW）2、按气体压缩的级数：单级压缩：Pe

Pc

一次压缩，空调制冷用单级多级压缩：Pe

Pc

多次压缩，Pe/Pc大的系统4.1活塞式制冷压缩机3、按气缸数及其排列型式气缸数：单缸：一个多缸：两个或两个以上气缸排列型式：卧式：气缸轴线水平直立式：气缸轴线垂直地面角度式：气缸轴线间成一定角度4.1活塞式制冷压缩机4、按压缩机与电动机的组合型式开启式：通过联轴器或皮带轮连接封闭式：压缩机与电动机密封在同一个壳体里半封闭式：气缸盖制成可拆卸的全封闭式：壳体接缝处焊死4.1活塞式制冷压缩机按密封方式：

开启式半封闭式封闭式4.1活塞式制冷压缩机按气缸布置方式分类：4.1活塞式制冷压缩机4.1.3活塞式制冷压缩机的主要零件结构812.5A100G型制冷压缩机机体气缸套及吸、排气阀组合件传动机构轴封能量调节机构润滑系统4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机1、机体机体：压缩机机身作用：用来安装和支承其它零部件及容纳润滑油组成：曲轴箱（1）、气缸体、气缸盖（11）及进排气管（12、8）等部件曲轴箱(crankcase)：机架作用，固定各个部件；容纳润滑油气缸体：其上镗有气缸孔，安装气缸套组件4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机工作原理：靠压差启闭2、气缸套及吸、排气阀组合件4.1活塞式制冷压缩机3、活塞及曲轴连杆机构传动机构：传递动力，对气体作功组成：曲轴、连杆及活塞曲轴：传递电机驱动力矩，承受各气缸的阻力负荷；轴身油道兼供输油连杆：将曲轴输出的能量传递给活塞，使活塞压缩气体活塞：与气缸组成可变封闭工作容积，气体在其中受到压缩4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4、轴封(mechanicalseal)密封曲轴穿出曲轴箱处间隙，防止泄漏端面摩擦式轴封：摩擦环式和波纹管式摩擦环式轴封：固定环、活动环、弹簧和两个橡皮圈波纹管式：曲轴直径<35mm，小型开启式4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1.4能量的调节卸载方法：间歇工作(on-offcontrol)

能量调节装置能量调节装置组成(cylinderunloading)顶杆启阀机构：顶开吸气阀-执行机构油缸推杆机构：使气缸套外的转动环旋转-传动机构油分配阀：向油缸推杆机构分配润滑油-控制机构4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1.5压缩机的润滑作用：1）减少磨损及摩擦耗功2）密封3）带走摩擦热4）向能量调节机构供油4.1活塞式制冷压缩机

图3-6油压启阀式卸载装置

(a)顶杆启阀机构；(b)油压推杆机构

1-油缸；2-活塞；3-弹簧；4-推杆；5-凸缘；

6-转动环；7-缺口；8-斜面切口；

9-顶杆；10-顶杆弹簧；11-油管4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1.6活塞式制冷压缩机的总体结构与机组4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1.7活塞式制冷机组4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机4.1.8活塞式制冷压缩机的热力性能上下止点余隙容积行程4.1活塞式制冷压缩机一、活塞式制冷压缩机的理想工作过程和理论输气量理想工作过程的4点假设1、没有余隙2、吸排气阀无压力损失3、制冷剂和气缸壁无热量交换4、无漏气损失气缸工作容积：Vg=D2L/44.1活塞式制冷压缩机在理想工作过程中，曲轴每旋转一圈，一个气缸吸入的低压气体体积Vg称为气缸的工作容积

m3

理论输气量

m3/s4.1活塞式制冷压缩机二.活塞式制冷压缩机的容积效率实际工作过程：

①压缩机的结构上，不可避免地会有余隙容积；

②吸、排气阀门有阻力；

③压缩过程中，气缸壁与气体之间有热量交换；

④气阀部分及活塞环与气缸壁之间有气体的内部泄漏。4.1活塞式制冷压缩机压缩机的实际输气量（排出压缩机的气体折算成进气状态的实际体积流量）与理论输气量的比值称为压缩机的容积效率，用ηv表示压缩机的实际输气量（VS）总是小于理论输气量（Vh）。实际输气量与理论输气量之比称为压缩机的输气系数。表示了压缩机气缸工作容积的有效程度，故也称压缩机的容积效率，其值小于1。4.1活塞式制冷压缩机余隙系数：V1与气缸工作容积Vg的比值称为余隙系数

相对余隙容积C=Vc/Vg，f(t0)；压力比P2/P1；多变指数m：氟利昂机1~1.05，氨机1.1~1.15

4.1活塞式制冷压缩机余隙系数：4.1活塞式制冷压缩机

节流系数：

4.1活塞式制冷压缩机230141’2’3’1’’V1VgVcVPP1P2△P1△P2实际工作过程△V1△V2V24.1活塞式制冷压缩机节流系数λp4.1活塞式制冷压缩机预热系数：λtλt等于状态a与状态b的气体比容之比开启式活塞制冷压缩机

封闭式活塞制冷压缩机

4.1活塞式制冷压缩机气密系数λl气密系数λl

一般约为0.95～0.98压缩机工作过程中，存在部分蒸气从高压侧向低压侧的泄漏，造成实际输气量减少。λl与压缩机的结构、加工质量、零部件磨损程度、压缩机的运行工况等因素有关。4.1活塞式制冷压缩机实际工作过程

容积效率

4.1活塞式制冷压缩机图3-15高速活塞式制冷压缩机余隙系数和容积效率（R22，相对余隙容积C=0.045）多变指数m：氨1.28；氟利昂1.184.1活塞式制冷压缩机活塞式制冷压缩机的功率轴功外界输入功电机配用功率压缩功摩擦功油泵功压缩机对蒸气作的功，这部分功率也称为指示功率，用Pi来表示；克服机件摩擦消耗的功率称为摩擦功率，用Pf表示；驱动油泵的功率常不单独计算，通常包含在摩擦功率中。因此有轴功Ps=Pi＋Pf4.1活塞式制冷压缩机压缩机的耗功率PekWkWkW4.1活塞式制冷压缩机压缩机配用电动机的输出功率压缩机的轴功率Pe；电动机输出功率Pout4.1活塞式制冷压缩机4.1活塞式制冷压缩机配用电动机输出功率Pout

Pout

kW

4.1活塞式制冷压缩机4.1.9性能曲线与工况4.1活塞式制冷压缩机压缩机的名义工况蒸发温度，吸气温度，冷凝温度，再冷温度，压缩机工作的环境温度。名义工况的用途标定压缩机的容量，比较压缩机的性能4.1活塞式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机4.2.1滚动转子式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机工作过程位置IIIIIIIVV进气腔吸气吸气吸气吸气吸气结束排气腔压缩压缩开始排气排气结束与进气腔连通4.2回转式制冷压缩机工作容积及气体压力随转角的变化4.2回转式制冷压缩机滚动转子式制冷压缩机—特点吸气、压缩和排气三个过程，是在一个主轴旋转两圈完成；滑板与吸气空口、排气孔口之间必须有空档角α和γ;滚动转子式压缩机的零件少，特别是易损件少，结构简单，体积小，重量轻。振动小，运转平稳，成本低，可靠性较高。主要用于批量大的房间空调器、冰箱和商业用制冷设备4.2回转式制冷压缩机4.2.2涡旋式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机特点效率高：吸气、压缩和排气过程基本是连续进行；振动小、噪声低。结构简单，可靠性高；4.2回转式制冷压缩机4.2.3螺杆式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机的工作原理及特点4.2回转式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机的特点---优点4.2回转式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机的特点---缺点4.2回转式制冷压缩机

能量调节4.2回转式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机4.2回转式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机4.3.1离心式制冷压缩机概述1.离心式制冷压缩机的特点与活塞式制冷压缩机相比，离心式制冷压缩机有何特点特点-----优点；缺点适用场合-----选用4.3离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机的特点---优点COP高，IPLV高4.3离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机的特点---缺点4.3离心式制冷压缩机适用场合：离心式制冷压缩机适用于制冷量大的空调制冷系统制冷剂：R123(R11)，R134a，R22

4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机

工作原理利用离心力作用，通过气体动能的改变来提高气体的压力。做功----增大动能----转化压力能4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机的特性分子量越大，所需能量头越小。4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机

能量调节变速调节50%~100%

进口导流叶片调节25%~100%

进口截止阀调节60%~100%

旁通调节4.3离心式制冷压缩机4.3.2空调用离心式制冷机组4.3离心式制冷压缩机4.3离心式制冷压缩机4.3.3离心式制冷机组的特性曲线4.3离心式制冷压缩机4.4磁悬浮制冷压缩机4.4.1磁悬浮轴承磁悬浮轴承应用于制冷领域在传统的蒸气压缩式制冷冷水机组是由最基本的四大部件(压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器)，再加上一些用于改善制冷循环运行条件和性能的辅助设备所构成的。在这些设备中，压缩机是输入机械功让低温低压的气态制冷剂提升压力，以完成制冷剂在高温下放热的过程，进而实现制冷循环的周而复始。因此，压缩机是核心设备，相当于整个系统的“心脏”，而压缩机的运行效率也直接影响整个机组的性能。在中央空调应用场合，传统的主要有三大类型的制冷压缩机，即活塞式压缩机、螺杆式压缩机和离心式压缩机。离心式压缩机属于速度型压缩机，它是用高速旋转的叶轮让制冷剂获得动能，再使制冷剂在流通面积逐渐增大的蜗壳管中流出，把大部分动能变为压力能。在传统的离心式压缩机中，机械轴承是必需的部件，并且需要有润滑油及润滑油循环系统来保证机械轴承的工作。磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。与传统的轴承相比，磁悬浮轴承不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，具有机械磨损小、噪声小、寿命长、无须润滑、无油污染等优点，特别适用于高速场合。4.4磁悬浮制冷压缩机4.4.2磁悬浮冷水机组与传统离心式冷水机组相比的特点WMC卓越的部分负荷效率McQu