第四章制冷压缩机

1、2 2、压缩制冷剂蒸气（低温低压、压缩制冷剂蒸气（低温低压 高温高压）。高温高压）。引子：制冷压缩机是制冷系统的核心。引子：制冷压缩机是制冷系统的核心。蒸气压缩式制蒸气压缩式制冷系统的构成冷系统的构成一、作用一、作用压缩机压缩机热交换设备（蒸发器、冷凝器等）热交换设备（蒸发器、冷凝器等）节流机构节流机构辅助部件辅助部件管道管道各种控制阀各种控制阀1、循环所需的动力；、循环所需的动力；2022-5-32二、分类二、分类制冷和空调用压缩机的分类及结构示意图制冷和空调用压缩机的分类及结构示意图2022-5-331、按制冷量大小分、按制冷量大小分 大型大型 400KW小型小型 60KW中型中型 400

2、-60KW2、按作用原理分、按作用原理分（1）容积型：）容积型：通过对运动机构作功，以减少压缩式容积，提高蒸气压力通过对运动机构作功，以减少压缩式容积，提高蒸气压力来完成压缩功能。来完成压缩功能。 活塞式压缩机：活塞式压缩机：开启式开启式 、半封闭式、半封闭式 、全封闭式、全封闭式 ；回转式：螺；回转式：螺杆式（单、双）、滚动活塞式、滑片式、涡旋式。杆式（单、双）、滚动活塞式、滑片式、涡旋式。（2）速度型：）速度型：离心式压缩机。离心式压缩机。 由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力。由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力。2022-5-34开启式开启式半封闭式半封

3、闭式封闭式封闭式2022-5-35各类压缩机在制冷和空调工程中的应用范围各类压缩机在制冷和空调工程中的应用范围2022-5-363.按工作的蒸发温度范围分类按工作的蒸发温度范围分类 单级制冷压缩机单级制冷压缩机 高温制冷压缩机：高温制冷压缩机： 1010 中温制冷压缩机：中温制冷压缩机： 20 10 低温制冷压缩机：低温制冷压缩机： 45 20 2022-5-374.按压缩机气缸布置方式分类按压缩机气缸布置方式分类 2022-5-38第一节第一节 活塞式制冷压缩机的工作过程活塞式制冷压缩机的工作过程2022-5-39由由1 2：绝热过程：绝热过程研究的目的：研究的目的：、i、j一、示功图（即压

4、容图）一、示功图（即压容图）注意：注意：在示功图上区分理论功和实际功。在示功图上区分理论功和实际功。1 1、理论过程、理论过程 2 3：等压排气：等压排气 4 1：等压吸气：等压吸气 ）（4/2DVSh做功：面积做功：面积1-2-3-4-1。2022-5-310存在着余隙容积存在着余隙容积VcVc；P Pk k由工质决定；由工质决定； 是由余隙容积中工质膨胀造成的。是由余隙容积中工质膨胀造成的。2 2、实际过程、实际过程v1 1 2多变压缩过程多变压缩过程 2 3有阻力的排气过程有阻力的排气过程 3 3 4 4有余隙容有余隙容积的膨胀过程积的膨胀过程 4 1 有阻力的吸气过程有阻力的吸气过程

5、P1 吸气阀压力损失吸气阀压力损失 P2 排气阀压力损失排气阀压力损失2022-5-3111.压缩过程压缩过程 通过压缩过程将制冷剂的压力提高。当活塞处于通过压缩过程将制冷剂的压力提高。当活塞处于最下端位置最下端位置1-l（称为内止点或下止点）时，活塞移动到（称为内止点或下止点）时，活塞移动到2-2位置时，开始排气。制冷剂在气缸内从吸气时的低压升高到位置时，开始排气。制冷剂在气缸内从吸气时的低压升高到排气压力的过程称为压缩过程。排气压力的过程称为压缩过程。4.吸气过程吸气过程 通过吸气过程，从蒸发器吸入制冷剂。活通过吸气过程，从蒸发器吸入制冷剂。活塞从位置塞从位置4-4向下运动时，吸气阀开启，

6、低压气体被吸向下运动时，吸气阀开启，低压气体被吸人气缸中，直到活塞到达下止点人气缸中，直到活塞到达下止点1-1的位置。此过程称的位置。此过程称为吸气过程。为吸气过程。3.膨胀过程膨胀过程 通过膨胀过程将制冷剂的压力降低。直至通过膨胀过程将制冷剂的压力降低。直至气缸内气体的压力降至稍低于吸气腔内气体的压力，气缸内气体的压力降至稍低于吸气腔内气体的压力，即将开始吸气过程时为止，此时活塞处于位置即将开始吸气过程时为止，此时活塞处于位置4-4。活。活塞从塞从3-3移动到移动到4-4的过程称为膨胀过程。的过程称为膨胀过程。2.排气过程排气过程 通过排气过程，制冷剂进入冷凝器。直到通过排气过程，制冷剂进入

7、冷凝器。直到活塞运动到最高位置活塞运动到最高位置3-3（称为外止点或上止点）时排（称为外止点或上止点）时排气过程结束。制冷剂从气缸向排气管输出的过程称为气过程结束。制冷剂从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。排气过程。2022-5-312三、性能参数及计算三、性能参数及计算1、输气量及输气系数、输气量及输气系数 （1）理论输气量）理论输气量 假定压缩机有假定压缩机有z个气缸，转速为个气缸，转速为n，则压缩机的理论输气量为：，则压缩机的理论输气量为：2hs12.4760znSDVznV （2）实际输气量）实际输气量hsVVSDVh24m32022-5-313（3）输气系数：）输气系数： 也称压缩

8、机的容积效率。通常可用容积系数也称压缩机的容积效率。通常可用容积系数 c、压、压力系数力系数 p、泄漏系数、泄漏系数 v 、温度系数、温度系数 t的乘积来表示，即的乘积来表示，即=cpvt 其中，容积效率总小于其中，容积效率总小于1，它的大小反映了压缩机气缸容积的有效利用程度。，它的大小反映了压缩机气缸容积的有效利用程度。影响它的主要因素有四个：影响它的主要因素有四个：一是气缸余隙容积的大小；一是气缸余隙容积的大小；二是吸、排气压力以及吸、排气阀片阻力；二是吸、排气压力以及吸、排气阀片阻力；三是吸入气缸的低温制冷剂蒸汽遇到热的气缸壁所引起的热膨胀；三是吸入气缸的低温制冷剂蒸汽遇到热的气缸壁所引

9、起的热膨胀；四是气缸内部的泄漏。四是气缸内部的泄漏。2022-5-314 1）考虑余隙容积影响的容积系数考虑余隙容积影响的容积系数c）（VVVccc1/VVVVVhhh/1/11）（VVVVVVccchC11）（111VVVVVcchc VcVVc1 3点的容积；点的容积； 4点的容积。点的容积。3 4 为多变的膨胀过程。为多变的膨胀过程。 constPVm）（）（VVVPPccmk1/0式中：式中：m气体膨胀过程中变化的多变指数。气体膨胀过程中变化的多变指数。 令令CVVhc/，则，则 1011）（PPkCmc 式中：式中：C压缩机相对余隙容积。压缩机相对余隙容积。2022-5-315pVV

10、Vp/2）（PPVC0011vtctpvhsVV/ （2 2）吸、排气压力损失影响的压力系数）吸、排气压力损失影响的压力系数 （3 3）考虑漏泄影响的漏泄系数）考虑漏泄影响的漏泄系数 （4 4）考虑热交换影响的温度系数）考虑热交换影响的温度系数 输气系数：输气系数： 99. 097. 0vTTK0/t2022-5-316二、压缩机的功率和效率二、压缩机的功率和效率 1、指示效率、指示效率 SSNNiai1234112341/或或 tTTbki00/（经验公式）（经验公式） 式中：式中：Na理论功率；理论功率；T0蒸发温度（蒸发温度（K）；）； Ni指示功率；指示功率；Tk冷凝温度（冷凝温度（K

11、）；）； T0蒸发温度（蒸发温度（）；）；b常数，常数，b=0.0025。 2、机械功率、机械功率 NNNeij/Ne 轴功率轴功率 3、压缩机的总效率、压缩机的总效率IjiaeieaeNNNNNN 0.65-0.722022-5-3174、轴功率、摩擦功率和机械效率、轴功率、摩擦功率和机械效率 两者之比值称为机械效率，用两者之比值称为机械效率，用m表示表示 由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率Ne一部分直接用于压缩气体一部分直接用于压缩气体称为指示功率用称为指示功率用Ni表示表示另一部分用于克服曲柄连杆机构等的另一部分用于克服曲柄连杆机构等的摩擦阻力，称为摩擦

12、功率，用摩擦阻力，称为摩擦功率，用Nm表示表示miieimNNNNN2022-5-318指示效率指示效率i与机械效率与机械效率m的乘积，称为压缩机的轴效率，的乘积，称为压缩机的轴效率，用用e表示。表示。 一般在一般在0.60.7之间之间 提高提高 m可以从可以从以下几方面着手以下几方面着手选用合适的气缸间隙，适当减少活塞环数选用合适的气缸间隙，适当减少活塞环数选用合适的润滑油选用合适的润滑油加强曲轴、曲轴箱等零件刚度加强曲轴、曲轴箱等零件刚度,降低摩擦表面的粗糙度降低摩擦表面的粗糙度2022-5-3195、配用电动机功率、配用电动机功率 n对于开启式压缩机，如用带传动，应考虑传动效率对于开启式

13、压缩机，如用带传动，应考虑传动效率 d =0.90.95。n用联轴器直接传动时，则不必考虑传动效率。对于用联轴器直接传动时，则不必考虑传动效率。对于封闭式压缩机，因电动机与压缩机共用一根轴，也封闭式压缩机，因电动机与压缩机共用一根轴，也不必考虑传动效率问题。不必考虑传动效率问题。n电动机的功率可按运行工况下压缩机的轴功率，再电动机的功率可按运行工况下压缩机的轴功率，再考虑适当裕量（考虑适当裕量（10%15%）选配。）选配。2022-5-320第二节第二节 压缩机的结构压缩机的结构一、活塞式压缩机一、活塞式压缩机 组成组成机体（曲轴箱）机体（曲轴箱）气缸气缸活塞活塞吸、排气阀吸、排气阀曲轴连杆机

14、构曲轴连杆机构活塞式压缩机有以下特点：活塞式压缩机有以下特点： 因为是往复运动，转速不宜太高；因为是往复运动，转速不宜太高； 气缸工作腔有余隙容积；气缸工作腔有余隙容积； 气缸工作腔必须设置吸、排气阀，使吸、排气过程产生阻力损失；气缸工作腔必须设置吸、排气阀，使吸、排气过程产生阻力损失； 结构复杂，零部件多；结构复杂，零部件多； 往复式压缩机不允许吸气带液。往复式压缩机不允许吸气带液。2022-5-321六个系统：六个系统： （1）运动系统：曲轴、活塞连杆组件、联轴器等；）运动系统：曲轴、活塞连杆组件、联轴器等； （2）配气系统：阀板、气阀弹簧等；）配气系统：阀板、气阀弹簧等； （3）密封系统

15、：活塞环、油封、垫片、填料等；）密封系统：活塞环、油封、垫片、填料等； （4）机体系统：曲轴箱、气缸体、气缸套、盖板等；）机体系统：曲轴箱、气缸体、气缸套、盖板等； （5）润滑系统：润滑油泵、滤油器、调压阀等；）润滑系统：润滑油泵、滤油器、调压阀等； （6）安全和能量调节系统：）安全和能量调节系统：假盖、假盖弹簧假盖、假盖弹簧、安全阀、安全阀、能量调节装置等。能量调节装置等。当压缩机发生液击时，可保当压缩机发生液击时，可保护气缸不致被破坏。护气缸不致被破坏。2022-5-3228FS10压压缩机缩机安全阀：安全阀：1.72MPa打开，高打开，高压气体流回吸气腔。压气体流回吸气腔。吸气集管，吸气

16、集管，内置滤网内置滤网缸套凸缘与缸体上部隔板间设有垫片，缸套凸缘与缸体上部隔板间设有垫片，垫片厚度会改变余隙容积垫片厚度会改变余隙容积。假盖及假盖弹簧：液击时打开，保护零件假盖及假盖弹簧：液击时打开，保护零件。铝制活塞，钢制活塞销，二者过盈配合。单端面机械轴封单端面机械轴封曲轴设曲轴设2个曲拐，每个个曲拐，每个曲拐上连接曲拐上连接4个连杆。个连杆。能量调节机构：根据吸气压力，控制气缸的加载或卸载。曲轴箱可设加热器：防止启动时曲轴箱可设加热器：防止启动时“奔油奔油” ” ( (冬季启动前或停车时间长油温下降，溶入的冬季启动前或停车时间长油温下降，溶入的氟利昂增多。重新启动时压力下降，氟利昂氟利昂

17、增多。重新启动时压力下降，氟利昂逸出产生大量气泡的现象逸出产生大量气泡的现象) )2022-5-323缸径：100mm气缸夹角：4545 45 45 回油均压孔：使漏入曲轴箱的制冷剂能经该孔被抽走；使吸气中所带的润滑油流回曲轴箱；经此孔抽空压缩机。2022-5-3242022-5-3252022-5-3262022-5-327活塞式制冷压缩机的优缺点活塞式制冷压缩机的优缺点:优点优点能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；热效率较高，单位耗电量相对较少，特别是偏离设计工况运行时更热效率较高，单位耗电量相对较少，特别是偏离设计工况运行时更为明显；为明显；对材料要求

18、低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价较低廉；对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价较低廉；技术上较为成熟，生产使用上积累有丰富的经验；技术上较为成熟，生产使用上积累有丰富的经验；装置系统比较简单。装置系统比较简单。缺点缺点因受到活塞往复惯性力的影响，转速受到限制，不能过高，因此单因受到活塞往复惯性力的影响，转速受到限制，不能过高，因此单机输气量大时，机器显得很笨重；机输气量大时，机器显得很笨重；结构复杂，易损件多，维修工作量大；结构复杂，易损件多，维修工作量大；由于受到各种力、力矩的作用，运转时振动较大；由于受到各种力、力矩的作用，运转时振动较大；输气不连续，气体压力有波动。输

19、气不连续，气体压力有波动。2022-5-3282022-5-329我国活塞式制冷压缩机的型式及基本参数我国活塞式制冷压缩机的型式及基本参数表表 活塞式压缩机气缸布置型式活塞式压缩机气缸布置型式压缩机类型压缩机类型缸缸 数数23468全封闭全封闭V型角度式或型角度式或B型型并列式并列式Y型角度式型角度式X或或V型角度式型角度式气缸直径小于气缸直径小于70mm的的单级半封闭式压缩机单级半封闭式压缩机Z型直立式型直立式Z型直立式或型直立式或W型角度式型角度式V型角度式型角度式70mm气缸直径的单级气缸直径的单级半封闭式压缩机半封闭式压缩机V型角度式或直立型角度式或直立式式W型角度式型角度式扇型或扇型

20、或V型角度式型角度式W型角度式型角度式S扇型角度扇型角度式式开开启启式式100mm气缸直径气缸直径V型角度式或直立型角度式或直立式式扇型或扇型或V型角度式型角度式W型角度式型角度式S扇型角度扇型角度式式125mm气缸直径气缸直径V型角度式型角度式170mm气缸直径气缸直径250mm气缸直径气缸直径2022-5-330表 压缩机基本参数类别类别缸径缸径行程行程转速范围转速范围/r/min缸数缸数/个个容积排量（容积排量（8缸）缸）mm最高转速最高转速/r/min排量排量/m3/h最低转速最低转速/r/min排量排量/m3/h半封闭式半封闭式48、55、621440230、40、50、602、3、

21、470701000 18002、3、4、6、81800232.61000129.255182.6101.5开启式开启式100100750 15002、4、6、81500565.2750282.670395.6197.8125110600 12004、6、81200777.2600388.6100706.5353.3170140500 100010001525.5500762.3250200500 6008600282650023552022-5-331活塞式单级制冷压缩机型号表示方法如下活塞式单级制冷压缩机型号表示方法如下 （1）压缩机型号表示方法：）压缩机型号表示方法：（2）压缩机组型号表示

22、方法：）压缩机组型号表示方法：2022-5-332目前国内有些生产厂家仍习惯沿用老的压缩机型号表示方法，即目前国内有些生产厂家仍习惯沿用老的压缩机型号表示方法，即2022-5-333全封闭式制冷压缩机全封闭式制冷压缩机 特点：是将压缩机特点：是将压缩机与电动机一起组装与电动机一起组装在一个密闭的罩壳在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，内，形成一个整体，从外表上看只有压从外表上看只有压缩机进、排气管和缩机进、排气管和电动机引线。电动机引线。2022-5-3342022-5-3352022-5-3362022-5-337二、回转式压缩机二、回转式压缩机 回转机最普通的为固定叶片式结构，常常又称作回转

23、机最普通的为固定叶片式结构，常常又称作“滚动活塞式压缩机滚动活塞式压缩机”。“固定叶片固定叶片”叶片只滑动不转动叶片只滑动不转动特点：特点：没有吸气阀没有吸气阀优点：优点：比往复机更可靠；是同等能力下尺寸小；制造成本低。比往复机更可靠；是同等能力下尺寸小；制造成本低。回转机的局限性：回转机的局限性：压缩机中任何基本磨损（轴承、轴、转子或叶片等磨损）都使间隙变压缩机中任何基本磨损（轴承、轴、转子或叶片等磨损）都使间隙变大，并明显影响压缩机性能。大，并明显影响压缩机性能。回转机当前研究与开发的重点：回转机当前研究与开发的重点：降低振动与噪声，改善油处理和减小摩擦。降低振动与噪声，改善油处理和减小摩

24、擦。图图 立式旋转式压缩机结构立式旋转式压缩机结构1-1-排气管排气管 2-2-平衡块平衡块 3-3-上机体上机体 4-4-电动电动机转子机转子 5-5-电动机定子电动机定子 6-6-曲轴曲轴 7-7-主轴主轴承承 8-8-下机壳下机壳 9-9-副轴承副轴承 10-10-壳罩壳罩 11-11-上油片上油片 12-12-排气阀片排气阀片 13-13-弹簧弹簧 14-14-气气液分离器液分离器 15-15-隔板隔板 16-16-吸气管吸气管 17-17-接接线柱线柱 18-18-气缸气缸 19-19-转子转子 20-20-滑片滑片图图 卧式旋转式压缩机结构卧式旋转式压缩机结构1-1-滑片滑片 2-

25、2-滚动活塞滚动活塞 3-3-曲轴曲轴 4-4-机壳机壳 5-5-平衡块平衡块 6-6-电机转子电机转子 7-7-电机定子电机定子 8-8-平衡块平衡块 9-9-主轴承端板主轴承端板10-10-气缸气缸 11-11-副副轴承端板轴承端板 12-12-机壳机壳 13-13-排气消声器排气消声器 14-14-吸气管吸气管 15-15-橡胶圈橡胶圈 16-16-弹簧弹簧2022-5-338三、涡旋式压缩机三、涡旋式压缩机结构简单结构简单复杂的形线复杂的形线极高的精度要求极高的精度要求数控机床技术的发展数控机床技术的发展制造困难制造困难涡旋机涡旋机涡旋机在技术上的特点：涡旋机在技术上的特点：（1）制冷

26、装置中无气阀；（）制冷装置中无气阀；（2）可靠性很高；（）可靠性很高；（3）轴的）轴的扭矩更均匀，运转平稳；（扭矩更均匀，运转平稳；（4）压力脉动小；（）压力脉动小；（5）振动和噪声低。）振动和噪声低。在给定吸气条件下：涡旋机容积效率几乎与压力比无关，不存在余隙容积影响。在给定吸气条件下：涡旋机容积效率几乎与压力比无关，不存在余隙容积影响。长处：长处：（1）能够用同一个电动机在很宽的工作范围内高效运转；（）能够用同一个电动机在很宽的工作范围内高效运转；（2）热泵的季）热泵的季节供热系数节供热系数HSPF提高；（提高；（3）整个系统的效率提高，即季节能效比）整个系统的效率提高，即季节能效比SEER提高。提高。图图 涡旋式压缩机的结构涡旋式压缩机的结构1-1-动盘动盘 2-2-静盘静盘 3-3-机体机体 4-4-防自转环防自转环 5-5-偏心轴偏心轴 6-6-进气口进气口 7-7-