空气调节用制冷技术-03制冷压缩机

1.压缩机的分类第三章制冷压缩机容积型速度型往复式旋转式涡旋式螺杆式离心式活塞连杆式活塞斜盘式转子式旋转叶片式双螺杆式单螺杆式1.1活塞式制冷压缩机的型式（一）按气体在气缸内的流动情况分为：顺流式逆流式（二）按气缸排列和数目的不同，分为：

立式、卧式、角式三种。立式角式气缸排数：123412341234气缸总数：481216369122468卧式按制冷量的大小分类大型单机中温考核工况制冷量在550kW以上中型单机中温考核工况制冷量在25~550kw之间小型单机中温考核工况制冷量在25kW以下按压缩机工作的蒸发温度范围分类高温压缩机－10～+10℃中温压缩机－20～－10℃低温压缩机－45～－20℃按压缩机的转速分类低速转速在300r／min以下中速300～1000r／min之间高速1000r／min以上按压缩机的级数分类单级压缩制冷剂蒸气由蒸发压力至冷凝压力只经过一次压缩多级(一般为两级)压缩制冷剂蒸气由蒸发压力至冷凝压力需经过两次压缩来完成按压缩机的气缸布置方式分类卧式气缸轴线呈水平布置直立式气缸轴线呈直立布置角度式气缸轴线呈一定的夹角布置，有V型、W型和S型(扇形)等之分优点1)能适应较广阔的压力范围和制冷量要求2)热效率较高，单位耗电量较少，特别是在偏离设计工况运行时更为明显3)对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价也较低廉4)技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验5）装置系统比较简单缺点1)转速受到限制。单机输气量大时，机器显得笨重，电动机体积也相应增大2)结构复杂，易损件多，维修工作量大3)运转时有振动4)输气不连续，气体压力有波动等开启式

压缩机和驱动电机分别为两个设备，用联轴器连接为一体。开启式活塞式制冷压缩机半封闭式半封闭式的机体和电动机外壳联成一体，构成一密闭的机身，但为检修活塞和气阀方便起见，把气缸盖制成可以拆卸的。封闭式全封闭式的同半封闭式，但壳体的接缝在出厂时已焊牢，平时不能拆卸。在压缩机的使用过程中，负荷的大小是随外界条件与冷量的需要情况而变化的。能量调节装置就是来调节压缩机的制冷能力的。卸载装置（能量调节装置）作用：1.实现在无负荷或小负荷状态下启动压缩机；

2.调节压缩机的制冷量。方法：1.节流法：靠节流降低吸气压力，减小制冷剂质量流量，调节压缩机的制冷能力；

2.旁通法：将部分排气返回吸气管，以减小压缩机的制冷能力；

3.卸载法：将某气缸吸气阀保持开启，以使该气缸处于不工作状态；

4.调速法：改变压缩机转数，以调节压缩机的制冷能力。多缸活塞式制冷压缩机多采用卸载法调节压缩机的制冷能力，例如，八缸式制冷压缩机可以停止两个、四个或六个气缸的工作，使压缩机的制冷能力为总制冷量的75％、50％，24％。此外，采用卸载法还可以降低启动负荷，减小启动转矩。2.1活塞式压缩机的活塞排量气缸的工作容积Vgm3式中D－气缸直径，m；

L－活塞行程，m。

理论排气量or活塞排量Vhm3/s

如压缩机有z个气缸，转数为n（r/min），则压缩机可吸入的气体体积：2.活塞式制冷压缩机的性能压缩机的容积效率：压缩机的实际排气量永远小于压缩机的理论排气量，两者的比值称为压缩机的容积效率。影响因素气缸余隙容积进排气阀阻力吸气过程中气体被加热的程度漏气余隙系数λv节流系数λp预热系数λt气密系数λlη

v=λvλpλtλl在计算中，可按经验公式计算：ηv=0.94-0.085[(p2/p1)1/m-1]上式n>=720r.p.mm－多变指数，NH3:m=1.28;R12:m=1.13;R22:m=1.18当n<720r.p.m：ηv=0.94-0.0605[(p2/p1)1/m-1]2.2活塞式压缩机的容积效率ηv活塞式制冷压缩机实际工作过程压缩机的实际排量

Vrm3/s

Vr=ηvVh

压缩机的制冷量Ø0kW:

Ø0=VRqv=ηvVhqv

压缩机的轴功率PekW:指示功率Pi摩擦功率PmPe=Pi+Pm直接用于压缩气体Pi=MRwi=MRwth/ηi

=(ηvVh/v1)[(h2-h1)/ηi]ηi－指示效率，单位质量制冷剂的理论耗功量与单位质量实际耗功量之比。确定方法:(1)由com型式、工质、Tk、T0查设计手册；(2)由经验公式计算用于克服运动机构的摩擦阻力Pm=Pe-Pi=Pi/ηm-Pi=Pi(1/ηm-1)ηm－摩擦效率，指示功率与轴功率之比。一般：ηm=0.8~0.9=Pi/ηm=Pth/ηiηm=(ηvVh/v1)[(h2-h1)/ηiηm]2.3活塞式压缩机的制冷量和耗功率:活塞式压缩机的压缩机的轴功率Pe

kW

Pe

=(ηvVh/v1)[(h2-h1)/ηiηm]定义压缩机的总效率ηs=ηiηm

一般：ηs=0.65~0.72

配用电机的输入功率PinkW：

Pin=Pe/ηe

ηd=(1.1~1.15)Pe/ηd

ηe－电机效率，一般：

ηe=0.91~0.86（三相）；

ηd－传动效率，直联:ηd=1；

皮带联接:ηd=0.9~0.95。评价压缩机的性能如何，常用下列三项指标：•压缩机制冷量：

Ø0=ηvVhqv=ηvVhq0/v1•压缩机轴功率：

Pe=(ηvVh/v1)(wth/ηiηm])=Pth/ηiηm2.4影响活塞式制冷压缩机性能的主要因素•性能评价指标：单位轴功率的制冷量－性能系数（Ke或COP）：（开启式）

COP=Ø0/Pe=(Ø0/Pth)ηiηm=εthηiηm单位电机输入功率的制冷量－能效比（EER）：（封闭式）

EER=Ø0/Pin=(Ø0/Pth)ηiηmηdη0=εthηiηmηdη0影响压缩机性能的主要因素是：T0，TK；T0的作用＞TKTK

不变，T0↓1°C，Ø0↓2～3%Pe↑1～2%COP↓3～4%T0

不变，Tk↑1°C，Ø0↓1～2%Pe↑1～2%COP↓2～3%由于ηv、qv、wth、ηiηm=f(T0,TK)因此影响压缩机性能的主要因素是：

T0,TK冷凝温度

TK的影响当蒸发温度T0=const，冷凝温度TK上升时：(1)q0q0’；{PK/P0ηv；v1不变，Vh不变：Ø0=ηvVhq0/v1}(4)t排润滑油润滑不良(5)(PK-P0)

活塞压力，

com的工作条件恶化(2)wthwth’；{∵wth

增加比ηv减少多

∴Pe=(ηvVh/v1)(wth/ηiηm)}(3)COP=Ø0/Pe蒸发温度T0的影响当冷凝温度TK=const，蒸发温度T0下降时：(1)q0q0’，PK/P0，

v1v1’，

Vh不变；qv=q0/v1

，ηv：Ø0=ηvVhqv(2)t排润滑油润滑不良(4)无论Peor，COP=Ø0/Pe(3)wthwth’，ηiηm

变化很小，MR=ηiVh/v1

Pe=MRwth/ηiηmor

？经分析可以得到：Pemax出现在PK/P0=3处所以：PK/P0<3时，T0：Pe

PK/P0>3时，T0：Pe关于压缩机的四个规定温度工况

为了比较压缩机的性能，设计和考核压缩机的机械强度，国家规定了如下的四个温度工况：

工况蒸发温度

°C吸气温度

°C冷凝温度

°C再冷温度

°C标准工况R717R12R22

-15

-10+15+15

+30

+25空调工况R717R12R22

+5

+10+15+15

+40

+35最大功率工况R717R12R22

+5+10+5

+10+15+15

+40+50+40

+40+50+40最大压差工况R717R12R22

-20-30-30

-150+15

+40+50+40

+40+50+40§3-3回转式制冷压缩机一、滚动转子式制冷压缩机利用一个偏心圆筒形转子在气缸内转动来改变工作容积，以实现气体的吸入、压缩和排出，因而也属于容积式压缩机1)结构简单，体积小，重量轻，同活塞式压缩机比较，体积可减小40％～50％，重量也可减轻40％～50％2)零部件少，特别是易损件少，同时相对运动部件之间的摩擦损失少，因而可靠性较高3)仅滑片有较小的往复惯性力，旋转惯性力可完全平衡，因此振动小，运转平稳4)没有吸气阀，吸气时间长，余隙容积小，并且直接吸气，减小了吸气有害过热，所以其效率高。但其加工及装配精度要求高。特点二、涡旋式制冷压缩机涡旋压缩机主要由两个涡旋盘相错180o对置而成，其中一个是固定涡旋盘，而另一个是旋转涡旋盘，它们在几条直线(在横截面上则是几个点)上接触并形成一系列月牙形容积。旋转涡旋盘由一个偏心距很小的曲柄轴驱动，绕固定涡旋盘平动，两者间的接触线在运转中沿涡旋曲面移动。它们之间的相对位置，借安装在旋转涡旋盘与固定部件间的十字滑环来保证。优点1)效率高本连续流动，吸、排气压力脉动小。2)力矩变化小、振动小、噪声低3)结构简单，体积小，重量轻，运动零部件少；没有吸、排气阀，易损件少，可靠性好缺点制造需高精度的加工设备及精确的调心装配技术1.工作原理阴、阳螺杆的齿槽与机壳内壁构成基元容积。螺杆转动时，基元容积的位置及大小随之改变，使基元容积连续重复地进行“吸气－压缩－排气”工作过程。螺杆式压缩机的工作原理螺杆式压缩机二、工作特点1、转速高，重量轻，体积小，占地面积小以及排气脉动低2、没有往复质量惯性力，动力平衡性能好，运转平稳，机座振动小，基础可作得较小3、结构简单，机件数量少，没有易损件，它的主要摩擦件强度和耐磨程度都比较高，而且润滑条件良好，因而机加工量少，材料消耗低，运行周期长，使用比较可靠，维修简单，有利于实现操纵自动化4、强制输气5、用了滑阀调节，可实现能量无级调节6、相同的压力比下，排温比活塞式低得多，因此单级压力比高没有余隙容积，因而容积效率高序号类别活塞式压缩机螺杆式压缩机1压缩元件气缸活塞及曲轴连杆机构阴、阳转子2气缸密封方式气缸活塞环接触润滑密封喷润滑油密封3吸、排气元件气缸套及进排气阀组合件吸气口、排气口4卸载及能量调节装置油压启阀式卸载装置，包括：顶杆启阀机构、油压推杆机构滑阀及轴向移动控制机构5润滑系统油泵、分油阀油泵、油分离器、油冷却器、粗油过滤器、精油过滤器及分油阀6余隙系数有无（无余隙容积）7节流系数有无（无进、排气阀片）8容积效率较低较高9单级压缩的最高压缩比8~102010能量调节范围100%、75%、50%、25%15~100%无级调节活塞式压缩机与螺杆式压缩机比较2.螺杆式制冷压缩机的运行调节

螺杆式压缩机均带有能量调节机构，可使冷量在15%～100%之间无级调节。能量调节通过两螺杆转子间的底部的滑阀和轴向移动控制机构实现。滑阀打开后，转子底部有一间隙与吸气口相通，使基元容积的吸气量减少，排气也减少，制冷量减少，调节滑阀间隙的大小，就能控制制冷量；滑阀关闭后，基元容积的吸气量达100%，制冷量达100%。3.螺杆式制冷压缩机的设计和使用条件螺杆式压缩机应在下列温度条件下使用。

制冷剂R717R12R22工况最高冷凝温度ºC4555最低蒸发温度ºC-40最高蒸发温度ºC+5+10最高排气温度ºC≤105904.螺杆式压缩机的计算螺杆式压缩机属于容积式压缩机，因此，Vh、Ø0、Pe的计算与活塞式基本相同。

理论排气量Vhm3/h（见Ｐ73，3-4-10式）

Vh=60·Cn·L·n·D2式中D－主动转子的公称直径，m；

L－转子的工作长度，m；

n－主动转子的转速，r/min；

Cn－齿形系数，近似可取0.46~0.508螺杆式压缩机制冷量与耗功量

制冷量Ø0

W

Ø0=Vh

ηvqv/3.6w

式中

ηv－螺杆式压缩机的容积效率，由厂家资料提供，一般可取0.75~0.9；

qv

－单位容积制冷量，由热力计算求得，kJ/m3；

轴功率

PekW（见Ｐ73，3-4-12式）

Pe

=ηvVh

(h2-h1)/(3600ηsv1)式中h2－com排气比焓，kJ/kg；

h1－com吸气比焓，kJ/kg；

v1－com吸气比容，m3/kg；

ηs－压缩机总功率，由厂家提供。§3-4制冷压缩机的选择计算氨压缩机的计算1.1一般原则1)应根据各蒸发温度机械负荷分别选定，一般不设备用机；2)当压力比PK/P0≤8

时，选用单级压缩机；当压力比PK/P0＞8

时，选用双级压缩机；3)氨压缩机的工作条件不得超过制造厂规定的允许条件；（见P59-60)4)选配的压缩机，其制冷量宜大小搭配；5)机房内压缩机的系列不宜超过两种，若仅二台机时，应选同一系列；6)制冷装置中各设备的选择均应与压缩机的制冷量相适应；7)氨压缩机的标准工况和空调工况应符合国家规定。(见P55)1.2实际选择设计计算的工作步骤计算冷库各房间冷负荷（§7中介绍）；计算压缩机的机械负荷Ø0（§7中介绍）

；由工艺要求确定工作工况（即t0、tk、trc、tsh、t中、t排)，作lgP-h图，查得热力计算所需的状态参数；计算工作工况下的ηv、qv；由Vh=Ø0

/(

ηv•

qv)计算得到压缩机的理论排气量Vh；由Vh查表选择压缩机；校核配用电机功率。1.3制冷工况的确定

•蒸发温度

t0

一般情况：

t载－t0=5oC；

t冷藏间－t0=10oC；当采用卧式壳管式蒸发器时，t0按对数平均温差公式求解计算：

Δtm=(t2-t1)/{ln[(t2-t0)/(t1-t0)]}=4~6oC式中Δtm－对数平均温差；

t1－流出蒸发器的载冷剂温度；

t2－流进蒸发器的载冷剂温度。(2)当采用螺旋管式or直立管式水箱式蒸发器时：

t0=t1-(4~6)oC〔注意：当水为载冷剂时，t0>0oC〕当采用直接蒸发表面式空气冷却器时，

t0=t1-(8~10)oC

式中t1－流出蒸发器的空气温度；(4)冷库采用冷排管时，t0一般比库温低5~10oC。库温越低，差值越小；相对湿度要求大，差值选小。•冷凝温度tK(1)当采用水冷冷凝器时，

tK=(ts1+ts2)/2+(5~7)oC式中ts1－冷凝器冷却水的进水温度；

ts2－冷凝器冷却水的出水温度；

ts1=ts＋Δts式中ts－当地夏季室外平均每年不保证50小时的湿球温度；

Δts－安全值，冷却水喷水池：Δts=5~7oC

机械通风冷却塔：Δts=3~4oC

冷凝器的进出水温差确定：立式冷凝器：ts2－ts1=2~4oC

卧式or组合式冷凝器：ts2－ts1=4~8oC

淋水式or蒸发式冷凝器：ts2－ts1=2~4oC(2)当采用风冷冷凝器时，

tK=t干+(5~10)oCt干—当地夏季室外干球温度，oC。•

吸气温度t1查书中P61，表3-4-2；制冷剂为氨，过热温度取5oC；

制冷剂为