制冷压缩机第一章-绪论(2016)...ppt

制冷压缩机 热能学院热动教研室刘凤珍qq 344046927 教材及参考教材 十二五 规划教材 制冷压缩机 第2版 吴业正李红旗张华主编 九五 国家级重点教材 制冷压缩机 缪道平吴业正主编 本门课内容安排 第一章绪论 3学时 第二章容积型压缩机热力学基础 6学时 第三章往复活塞式压缩机 18学时 第四章滚动转子式压缩机 3学时 第五章涡旋式压缩机 6学时 第六章螺杆式压缩机 9学时 第七章离心式压缩机 6学时 复习 1学时 实验 4学时 共计56学时 本门课的考核方式 考核形式 期末统考 闭卷形式总成绩 由以下部分组成 100 期末考试成绩 占75 平时成绩 包括考勤和作业 占10 期中成绩 占5 实验成绩 占10 压缩机外形结构认识 提出问题 1 什么是制冷压缩机 何谓制冷压缩机的双重含义 2 制冷压缩机的种类有哪些 各种型式制冷压缩机的结构和特点 3 制冷压缩机对制冷系统 装置 性能的影响如何 如 对系统工作能力 系统能耗 系统寿命 系统经济性等方面的影响 4 为什么要学习这门课 目的及意义 一 概述1 压缩机的定义 应用及含义定义压缩机是指气体压缩机械 其作用是提高气 汽 体压力 一种能量转换机构 它借动原动机的拖动 消耗机械能压缩和排送各种气体 使气体压力提高 以满足各种不同工艺要求 第一章绪论 原动机 气体压缩机 低压气体 高压气体 能量 气体压缩机 即指在增大气体密度 同时克服所连系统的阻力而输出的过程中 提高气体或蒸汽压力的容器 应用 制冷行业 制冷压缩机 使制冷机连续工作 动力机械 气体压缩机 提供3 6bar压缩空气 用于气动工具 如风锤 风镐 气动电钻等 化工行业 工艺压缩机 化工流程中提高原料的压力 如化肥生产 合成材料等 双重含义制冷机制冷压缩机压缩机 2 制冷压缩机的作用 提问 回顾制冷原理课程的学习 说说制冷压缩机在制冷系统中的作用 简单的制冷循环 即四大件 抽气升压动力和心脏作用排气 制冷压缩机的作用 在蒸汽压缩式制冷循环中 压缩机压缩和输送制冷剂蒸汽 并使蒸发器中形成低压 冷凝器中形成高压 压缩机是整个制冷系统的心脏 制冷压缩机可用于制冷系统和热泵系统中 且功能相同 3 制冷压缩机对制冷系统的影响 对系统工作能力的影响制冷量的影响因素 这些因素对制冷量怎样影响 如何提高制冷量 压缩机选型设计应考虑哪些因素等 对系统能耗的影响能耗的影响因素 如何降低压缩机的能耗 对系统寿命的影响影响压缩机寿命的因素 如何提高压缩机的寿命 对系统经济性的影响衡量制冷压缩机经济性指标有哪些 这些指标在设计 生产和使用中影响如何 4 本门课的学习内容及目的 教学内容制冷压缩机的种类 结构及特点各种制冷压缩机的工作原理 热力过程及影响因素各种类型制冷压缩机的当前发展状况及发展前景目的进一步加深理解制冷压缩机在制冷系统中的核心作用培养学生运用热力学及动力学知识对制冷主机进行分析实际制冷系统设计时能进行压缩机选型和校核计算为其它相关专业课程的学习打下基础为将来从事制冷工程及系统设计打下基础 二 制冷压缩机种类 分类及结构 1 制冷压缩机的种类制冷压缩机为一升压机器 其气体压力的提高主要是通过增加单位体积内气体分子的数目来实现 也就是 使气体分子距离缩短的方法来实现升压 实现方式 减少气体分子所占封闭容积 减小容积升压 容积型压缩机 利用惯性的方法 通过气体分子不断加速 减速 因惯性而使气体分子彼此挤压而使压力提高 利用惯性升压 速度型压缩机 采用增压方法和结构形式不同 制冷压缩机分类如下 往复式 活塞式和斜盘式 容积型单螺杆式螺杆式回转式涡旋式双螺杆式滚动转子式滑片式制冷压缩机旋叶式离心式速度型轴流式 2 容积型压缩机 在容积型压缩机中 气体体积强制减小而使单位体积内气体分子数量增加 从而使其压力提高 往复活塞式 标准冷量Q0 200kW 问世最早 应用最广 定义通过驱动机构 如曲柄 连杆机构 把原动机的旋转运动变成活塞的往复运动 对气缸内气体进行压缩 从而提高气体压力 各种类型活塞式压缩机 动画演示 结构 全封闭式 半封闭式 全封闭式 开启式 活塞式压缩 冷凝机组 回转式 螺杆式 标准冷量Q0 150kW 1500kW 分双螺杆 单螺杆两种型式工作原理双螺杆 简称螺杆式 依靠带有螺旋槽的阴阳转子啮合旋转运动而造成齿间容积变化 从而实现升压 单螺杆 依靠一个转子和两个星轮啮合旋转运动而造成齿间容积变化 从而实现升压 双螺杆式压缩机DoubleScrewCompressor 单螺杆压缩机SingleScrewCompressor 转子 星轮 阳转子 阴转子 结构型式 双螺杆式压缩机 单机双级螺杆压缩机 螺杆式制冷压缩机组 滚动转子式 标准冷量Q0 10kW 原理转子主轴在原动机拖动下旋转时 偏心转子紧贴着气缸内壁面回转 造成月牙状空间容积周期性变化 从而完成吸 排气和压缩过程 各种类型滚动转子式压缩机 动画演示 涡旋式 标准冷量Q0 5kW 70kW 原理由静涡盘和动涡盘相位错开180 相向安装进行啮合 形成一系列月牙形柱体封闭工作容积 由转子带动动 静涡旋盘相对啮合运动实现升压 各种类型涡旋式压缩机 动画演示 3 速度型压缩机 在速度型压缩机中 气体压力的提高是由气体的速度转化而来 即首先使气体获得一定的高速度 然后再减速 使气体的动能变为气体的位能 从而使气体的压力相应提高 主要有 离心式制冷压缩机 标准冷量Q0 350kW 离心式制冷压缩机是靠高速旋转的叶轮对气体做功 以提高气体的压力 叶轮进口处形成低压 气体由吸气管不断吸入 蜗壳处形成高压 最后引出压缩机外 完成吸气 压缩 排气过程 由叶轮 扩压器 涡壳等组成 叶轮高速旋转进行压缩气体 结构 单级离心式制冷压缩机 动画演示其工作过程 各种离心式制冷压缩机动画演示 4 制冷压缩机的分类 根据制冷能力 使用工况范围 结构型式等特征可分成多种类型 密封结构型式开启式半封闭式封闭式全封闭式蒸发温度高温压缩机中温压缩机低温压缩机 注 蒸发温度的使用范围与压缩机的种类 规格及制冷剂有关 如P7表1 1 1 2 制冷量 单机中温考核工况 小型 Q0550kw压缩机转速低速 N1000r min此外 还有按气缸布置方式 气阀布置方式 压缩机级数 使用工质等分法 5 制冷压缩机的名义工况 为了比较选用和设计 通常用名义工况下的制冷量 输入功率和性能系数等性能指标来比较不同类型的制冷压缩机 名义工况的规定见P8表1 3 R22 R404A R134a R407C R410A等活塞机 表1 4 R717活塞机 表1 5 螺杆机 表1 6 涡旋机 注意上表各名义工况的适用对象及范围 三 制冷压缩机当前发展状况 制冷 成为全球保证食物储藏供应的基本手段空调 当今社会赖以达到工作及生活环境舒适要求的必要手段1 制冷和空调产业发展的推动力环保政策 防止臭氧层破坏和全球变暖经济发展 知识经济时代和经济全球化发展新技术进步 新型压缩机 新材料 新工艺 新控制方法 新工质出现及计算机功能的提高等 2 制冷压缩机的研究动态 制冷剂替代及环境保护提高制冷压缩机经济性及可靠性研究新型压缩机的研究新材料 新工艺的使用现代化设计手段的使用压缩机振动和噪声的研究压缩机成本的降低 3 各类制冷压缩机应用范围及其特点 家用冰箱和冷冻箱窗式空调汽车空调住宅空调热泵商业制冷空调大型空调 往复式 200kW 转子式 10kW 5kW 涡旋式 70kW 150kW 螺杆式 1500kW 离心式 350kW以上 100W 100W 得出结论 往复式压缩机迄今还是应用最广泛的一种机型 但前景不容乐观螺杆式压缩机在中等冷量范围的制冷空调领域中可望取得更广泛的推广涡旋式压缩机在制冷 空调和热泵应用场合中比往复式更具有优势离心式压缩机目前在大冷量范围内仍保持优势 但近来发展有所缓慢 4 CFCs和HCFCs的替代问题 名称CFCs 完全卤代烃 分子中只有氯 氟 碳原子称氯氟烃 如 R11 R12 R13 R14 R113 R114等HCFCs 不完全卤代烃 分子中含有氢 氯 氟 碳原子 称氢氯氟烃 如 R22HFCs 含氢 氟 碳 称氢氟烃 如R134a其中Cl Chlorine F Fluorine C Carbon H Hydrogen 首先被替代 逐步淘汰 phaseout 危害性指标 ODP 臭氧消耗潜能 Ozone depletionpotential GWP 全球变暖潜能 Global warmingpotential 替代时间表 CFCs 包括R11 R12 R113 R114等 发达国家 1996年1月1日完全停止生产和销售发展中国家 2010年停用HCFCS 包括R22 R142b R123等 发达国家 2020年停用发展中国家 2030年停用目前我国最要紧的是HCFC工质的替代 替代工质 被替代物质 替代物质 CFC 12CFC 11HCFC 22R 502 HFC 134a HC600aHFC 245ca HFC 245fa HCFC 123 过渡 HFC 134a R407C R410A B HC 290R 404A R 507 R407A B等 目前还没有理想替代制冷剂 研究工作正在进行中 天然工质的使用 氨 CO2 碳氢化合物 5 国际上有关压缩机的重要学术会议 国际压缩机工程会议theInternationalCompressorEngineeringConference美国普渡大学举办国际压缩机技术会议theInternationalCompressorTechniqueConference西安交通大学举办 国际压缩机及其系统会议theInternationalCompressorandItsSystemConference英国流体机械工程学会与伦敦城市大学举办欧洲往复压缩机论坛theEuropeanForumforReciprocatingCompressor德国德来斯登技术大学与奥地利贺尔碧格公司举办 6 生产制冷压缩机的主要厂家 国际上美国 谷轮 Copeland 约克 York 卡来尔 开利 Carlyle Carrier 维尔特 Vilter 麦克维尔 McQuay 丹佛斯 Danfoss 泰康 Tecumseh 布里斯托 Bristol 等欧洲 富士豪 Fras