制冷压缩机能量调节课件

第三章制冷压缩机第一节制冷压缩机的分类在蒸气压缩式制冷装置中，选用了各种类型的制冷压缩机。它们是装置中的关键核心设备，对系统的运行性能、噪声、振动、使用寿命和节能有着打算性的作用。依据蒸气压缩的原理，压缩机可分为容积型和速度型两种根本类型。容积型压缩机：通过对运动机构作功，削减压缩空间容积来提高蒸气压力，以完成压缩功能。速度型压缩机：则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，提高蒸气压力，到达压缩气体的目的。图3—1制冷和空调中常用压缩机的分类及构造示意图二、容积型压缩机

容积型压缩机通过可变的工作容积来完成气体的压缩和输送过程。

依据压缩方式分活塞式〔往复式〕回转式

活塞式压缩机是最常用的一种容积式压缩机，但近年来回转式压缩机进展很快，特殊在高效化、小型化、轻量化方面，滚动活塞式〔滚动转子式〕、涡旋式和螺杆式等占有很大的优势。从压缩机构造分开启式

半封闭式

全封闭式

目前，开启式压缩机除了在氨制冷机、汽车空调器和发动机驱动等场合使用外，在其他的制冷和空调工程中，正逐步向半封闭式和全封闭式进展。全封闭式具有构造紧凑、密封性好、噪音低、运转平稳的优点，而且由于生产规模大、本钱低，正越来越广泛地应用于制冷和空调的各个领域中。三、速度型压缩机离心式压缩机

轴流式压缩机

其次节压缩机的功率和效率压缩机的指示功率和指示效率：由于压缩机的实际过程和理论过程之间有偏差，实际压缩过程中气缸内所消耗的功率Pi〔称为指示功率〕比绝热压缩所需之功率Pa要大，两者之间的关系可用指示效率ηi〔又称绝热效率〕来表示，即：〔3－1〕二、轴功率、摩擦功率与机械效率——由原动机传到压缩机曲轴上的功率称为轴功率——轴功率一局部用于抑制曲柄连杆等运动机构摩擦阻力，这局部功率称为摩擦功率——轴功率的一局部直接用于压缩气体，称为指示功率机械效率：

〔3－2〕压缩机的摩擦功率可分为两局部，即往复运动摩擦功率(活塞、活塞环与气缸间)和回转运动摩擦功率，前者约占70～80％，后者约占20～30％。摩擦功率与压缩机的构造有关，也与润滑油温度及转速有关。制冷压缩机的指示效率与机械效率的乘积称为压缩机的总效率，即

制冷压缩机的总效率

约等于0.65～0.72。

三、压缩机所需电动机的功率当压缩机用皮带与电动机相联接时，这时电动机轴上的功率

要比压缩机的轴功率

大，两者之间的关系可用传动效率

表示，即：〔3—11〕或〔3—12〕值一般为：三角皮带传动

=0.97～0.98，

平皮带传动

=0.96。

第三节活塞式制冷压缩机活塞式制冷压缩机是研制最早的压缩机，几乎和机械制冷方法同时消失，在一百多年的使用过程中，得到了广泛进展和深入争论，直到目前为止，虽然其地位受到其它类型压缩机的挑战，但其产量仍旧在各类压缩机中占主要地位。一、活塞式制冷压缩机的分类按压缩机气缸分布形式分类：可分为直立式、V型、W型、S型〔扇形〕、Y型〔星型〕等。按使用的制冷剂种类分类：可分为氨用、卤代烃用制冷压缩机。按压缩机与电动机的组合形式分类：可分为开启式和封闭式，其中封闭式又可分为全封闭式和半封闭式两种。按压缩机的级数分类：可分为单机单级和单机双级压缩机。二、活塞式制冷压缩机的总体构造和主要零部件机体。它是压缩机的机身，用来安装和支承其他零部件以及容纳润滑油。传动机构。压缩机借助该机构传递动作，对气体作功，它包括曲轴、连杆、活塞等。配气机构。它是保证压缩机实现吸气、压缩、排气过程的配气部件，它包括吸、排气阀片，阀板和气阀弹簧等。润滑油系统。它是对压缩机各传动摩擦偶合件进展润滑的输油系统，它包括油泵、油过滤器和油压调整部件等。卸载装置。它是对压缩机气缸进展卸裁、调整冷量、便于启动的传动机构，它包括卸载油缸、油括塞、推杆和顶针、转环等零件。轴封装置。在开启式压缩机中，轴封装置用来密封曲轴穿出机体处的间隙，防止泄漏，它包括托板、弹簧、橡胶圈和石墨环等。开启式制冷压缩机图3—58FS10型开启式制冷压缩机机体半封闭式制冷压缩机图3—14R22半封闭式制冷压缩机的总体构造图1—滤油器2—吸油管3—端轴承盖4—油泵轴承5—油泵6—曲轴7—活塞连杆组8—排气截止阀9—气缸盖10—曲轴箱11—电动机室12—主轴承13—电动机室端盖14—吸气过滤器15—吸气截止阀16—内置电动机17—油孔18—油压调整阀19—底盖全封闭式制冷压缩机图3—15全封闭式制冷压缩机1—排气管2—气缸3—连杆4—吸排气阀5—活塞6—主轴承7—电动机定子8—电动机转子9—壳体10—气液分别器11—端子12—内部支撑13—排气消声器14—排气腔15—吸气腔16—离心油泵17—曲轴18—副轴承第四节回转式制冷压缩机近年来回转式压缩机进展很快，特殊在高效化、小型化、轻量化方面。常用的回转式压缩机有螺杆式、滚动活塞式〔滚动转子式〕、滑片式和涡旋式四种。一、螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机与活塞式制冷压缩机、离心式制冷压缩机相比是较晚的一种机型。螺杆式制冷压缩机的构造特点，确定了它的很多优点，如：零件数仅为活塞式的1／10，压缩机运行牢靠、安全、振幅小；适应性强，在高、低温制冷范围内以及热泵应用中均有良好性能；构造紧凑、能适用于大压比的工况；对湿压缩不敏感；有良好的输气量调整特性；维护便利等特点，是制冷和空调工程的抱负主机。螺杆式制冷压缩机的构造和工作原理图3—16螺杆式压缩机的构造1—吸气口2—机壳3—阴转子4—阳转子5—排气口图3—17螺杆式制冷压缩机的工作过程a—吸气开头b—吸气过程c—吸气完毕d—压缩过程e—压缩完毕f—排气过程二、滚动活塞式〔滚动转子式、刮片式〕制冷压缩机转子式压缩机虽然消失较早，但由于材质和加工精度的限制，长期来在制冷领域始终未被承受。随着科学技术的进展，原有的难题已经或者逐步得到了解决，偏心滚动转子式制冷压缩机在1kW左右以下的小型窗式空调器和食品冷藏箱中已开头广泛使用，在该冷量范围内所显示的优点足以取代活塞式制冷压缩机。图3—23滚动活塞式〔滚动转子式、刮片式〕制冷压缩机构造示意图1—排气管2—气缸3—圆柱形转子4—偏心轮5—润滑油6—吸气管7—滑片8—弹簧9—排气阀图3—24滚动活塞式〔滚动转子式〕制冷压缩机的工作过程三、涡旋〔涡线〕式制冷压缩机图3—25涡旋式制冷压缩机的构造1—固定螺旋槽板

2—旋回螺旋槽板

3—壳体

4—偏心轴5—防自转环

6—进气口

7—排气口

目前，涡旋式制冷压缩机的使用功率大约在1～15kW之间。与活塞式制冷压缩机相比较，它的体积可缩小40％，重量减轻15％，构造简洁〔仅需5个零件〕，运行平稳、牢靠，噪声可降低2～3dB〔A〕，具有较高的EER值。

第五节离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机的进展已有六十多年历史，20世纪30年月卤代烃制冷剂的消失以及后来冶金工业和其他科学技术的进展，为离心式制冷压缩机的制造和应用奠定了良好根底。目前，单机冷量在1200kW以上的制冷压缩机，几乎全部承受离心式。

一、离心式制冷压缩机的构造和工作原理图3—26单级离心式制冷压缩机的简图1—吸气腔2—进口导叶3—叶轮4—扩压器5—蜗壳6—增速齿轮7—电动机8—油箱9—齿轮油箱全部制冷压缩机，依据其构造特点和工作原理，均有其最正确冷量使用范围，因此，当使用的冷量和条件不同时，应选用不同形式的压缩机，以获得最正确运行效果。应当指出，活塞式制冷压缩机在构造和运行性能方面虽有很多缺乏，但其制造技术要求相对较低，而且使用年月已久，目前在200kW冷量以下的制冷压缩机中仍在广泛使用。第六节制冷压缩机的热力分析和节能措施一、制冷压缩机的选型计算〔单、双级压缩机〕制冷系统最常用的压缩机是活塞式和螺杆式。压缩机是制冷系统的“主机”，一般依据空调或冷库制冷系统的使用条件、制冷剂的种类、制冷循环型式及制冷能量要求，选择肯定规格的制冷压缩机，以满足制冷系统的使用要求。1．活塞式压缩机型式选择的根本条件冷库制冷系统压缩机选择的依据是冷却设备负荷Q0和机械负荷Qj，同时应考虑以下有关参数的规定：〔1〕蒸发温度t0。〔2〕冷凝温度tk。〔3〕过冷温度tg。〔4〕吸气温度t1。〔表3-4〕〔5〕二级压缩的中间温度tzj与中间压力p的经验公式为：〔3—13〕〔3—14〕

式中：tk，t0——冷凝温度和蒸发温度，℃；

Pk，P0——冷凝压力和蒸发压力，MPa。2．活塞式制冷压缩机型式选择确定选择单、双级压缩机的标准是压缩比Pk/P0。对于氨系统，压缩比≤8时承受单级，压缩比>8时承受两级。对卤代烃系统，压缩比≤10时承受单级，压缩比>10时承受两级。承受的两级压缩机可以是单机两级，也可以是配组的两级压缩。3．制冷压缩机单机容量和台数选择压缩机单机容量和台数，应按便于能量调整和适应制冷对象的工况变化等因素来确定。承受多台压缩机时，应尽可能承受同一系列或型号的产品，以便利运行和修理。4．制冷压缩机的工作范围和自动掌握压缩机的运行工况应尽可能满足前述根本条件。在必需保证运行安全爱护的前提下，在系统设计时可以补充其他掌握内容。在制冷自控技术不断进步的今日，承受设有微电脑掌握的制冷压缩机是较抱负的选择。不过这一选择还要与整个制冷系统掌握程序协调协作。5．螺杆式制冷压缩机的选择

螺杆式制冷压缩机由于构造特点，它的内容积比是随外界温度的变化而变化的，我国规定有2.6、3.6和5.0三种，选用3种不同的滑阀。可适应不同的工况需要。新型可移动滑阀式螺杆压缩机，可以进展内容积比的无级调整。螺杆压缩机单级压缩比大，有较宽的运行条件。带有经济器的单级螺杆式制冷压缩机，可以得到更高的运行效率。但在低温工况下，由于t0很低，则应选择两级螺杆压缩机。6．压缩机制冷量的计算压缩机的制冷量Qo从制造厂的产品样本上无法查到时，可用下式计算：kJ/h〔3—15〕式中：qv

——单位容积制冷量，kJ／m3；

Vh——压缩机的理论输气量，m3／h；

λ——压缩机的输气系数。从式3—1中可以看出，对肯定的压缩机，Vh是定值，而qv与λ值是随压缩机的工作温度〔主要指冷凝温度和蒸发温度〕而变化的，因此压缩机的制冷量也是随工作温度而变动的。例3—1试计算8S—12.5型，R22制冷压缩机在tk=30℃、t0=-15℃、t5=25℃、t1’=15℃时的制冷量Q0。该压缩机的气缸直径D=125mm、活塞行程S=l00mm、转速960RPM〔r／min〕、气缸数z=8。7．在不同工况下压缩机制冷量的换算制冷压缩机在出厂时，制造厂在机器的铭牌上标出的制冷量一般都是指名义工况下的制冷量，在实际运行中如工况变化，则可按产品样本上供给的制冷机性能曲线查得工作工况下的制冷量，也可依据工况转变时，压缩机的理论输气量总是定值这个原则来进展换算，即〔3—16〕〔3—17〕式中：Qo1，Qo2——在工况l和工况2时的压缩机制冷量，kW；

λ1，λ2——在工况1和工况2时的压缩机输气系数；

Vh——压缩机的理论输气量，m3／h；

qv1，qv2——在工况1和工况2时的制冷剂单位容积制冷量，kJ／m3。〔3—18〕8．双级压缩制冷压缩机制冷量的计算1〕确定这套双级制冷机的中间压力Po1值。2〕按的tk〔或Pk〕，to2〔或Po2〕和求得的中间压力Po1，作出双级制冷机循环的lgp-h图，并列出各有关点的热力参数值。3〕最终按下式计算双级制冷机的制冷量Qo。〔3—19〕

式中：qv——制冷剂在蒸发温度to2时的单位容积制冷量，kJ／m3；

qo2——制冷剂在t02时的单位质量制冷量，kJ／kg；

Vh低——低压级理论输气量，m3／h；

λ低——低压级输气系数；

νl——低压级吸入蒸气的比体积，m3／kg。例3—3试计算以下配组式双级氨制冷机的制冷量。低压级：8S—12.5型一台，Vh低=566m3／h；高压级：4V—12.5型一台，Vh高=283m3／h。二、制冷压缩机的变工况运行特性1．制冷压缩机的变工况。2．制冷量Qo与温度条件的关系。3．压缩机耗功与温度条件的关系。4．制冷系数与温度条件的关系。5．单位容积制冷量与温度条件的关系。三、制冷压缩机的能量调整方法进展能量调整有以下三个优点：〔1〕能使制冷装置的制冷量始终与外界热负荷平衡，从而提高了运行的经济性；〔2〕减小蒸发温度〔蒸发压力〕的波动，相对应地减小了被冷却对象的温度波动，对空调而言可以提高环境的舒适度，对食品冷藏可以更好地保持其品质，这样还可以削减压缩机的起动次数，延长压缩机的使用寿命；〔3〕保证了轻载或空载起动，避开引起电网负载过大的波动。当压缩机无能量调整时，压缩机的起动力矩较大，可达额定负载的1.8～2.25倍，易引起电动机过载。这样不但对电网电压的稳定性影响大，而且易引起电动机因过载而损坏。假设选用大容量的电动机来进展工作，则降低了运行的经济