第3章 制冷压缩机

1、第三章第三章 制冷压缩机制冷压缩机 冷冷热热源工程源工程 制冷压缩机是蒸气压缩式制冷系统 中的主要设备。根据工作原理，可分为 容积型和速度型两大类。 在容积型压缩机中，低压气体直接 受到压缩，体积被强制缩小，从而达到 提高压力的目的。它又可分为活塞式 （往复式）和回转式两种。回转式又有 螺杆式、滚动转子式、涡旋式等型式。 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的，常用的 有离心式压缩机。 3.1 3.1 活塞式制冷压缩机活塞式制冷压缩机 活塞式压缩机利用气缸中活塞的往复 运动来压缩气体，通常是利用曲轴连杆 机构将原动机的旋转运动变为活塞的往 复直线运动，故也称为往复式压缩机。

2、 活塞式压缩机主要由机体、气缸、活塞、 连杆、曲轴和气阀等组成 气缸盖 阀板 活塞销 气缸体 连杆 曲轴 后轴承 排气阀片 吸气阀片 活塞环 活塞 飞轮 轴封 前轴承 视油镜 图 3-1 立式两缸活塞制冷压缩机 3.1.1 3.1.1 活塞式制冷压缩机的分类活塞式制冷压缩机的分类 由于曲轴连杆运动的惯性力及阀片 的寿命，限制了活塞运动速度和气缸容 积，故排气量不能太大。目前国产的活 塞式制冷压缩机的转速一般在500 3000r/min之间，标准制冷量为小于 600kW的中、小型机。 为了防止制冷系统内的制冷剂从运 动着的压缩机中泄漏，必须采用密封结 构。根据密封方式可分为开启式、半封 闭式和全

3、封闭式三类。 开启式：开启式压缩机的曲轴功率 输入端伸出机体之外，通过传动装置与 原动机相连接。曲轴伸出端设有轴封装 置以防制冷剂泄漏。 10 11 2 6 1 1 4 3 2 （a）（c）（b） 6 8 9 2 5 7 1 1 图 3-2 开启式、半封闭、全封闭式压缩机结构示意图 （a）开启式； （b）半封闭式； （c）全封闭式 1-压缩机；2-电机；3-联轴器；4-轴封；5-机体；6-主轴；7、8、9-可拆的密 封盖板；10-焊封的罩壳；11-弹性支撑 半封闭式：压缩机的机体与电动机 外壳铸成一体，构成密闭的机身，气缸 盖可拆卸的叫半封闭式压缩机。 全封闭式：压缩机和电动机共同装 在一个封

4、闭壳体内，上下机壳接合处焊 封的为全封闭式压缩机。全封闭式压缩 机与所配用的电动机共用一根主轴装在 机壳内，因而可不用轴封装置，减少了 泄漏的可能性。 3.1.2 3.1.2 活塞式制冷压缩机常用术语活塞式制冷压缩机常用术语 1 1、活塞的上、下止点、活塞的上、下止点 活塞在气缸内上下往复运动时，最 上端的位置为上止点（上死点），最下 端的位置称为下止点（下死点）。 2 2、活塞行程、活塞行程S S 上止点与下止点之间的距离称为活 塞行程。它也是活塞向上或向下运动一 次所走的路程，通常用S表示。 3 3、气缸工作容积、气缸工作容积V Vg g 上、下止点之间气缸工作室的容积。 理论容积（理论输

5、气量）： 60 1 4 2 SZnDnZVV gh （3-2） 压缩机的理论输气量仅与压缩机的结 构参数和转速有关，与制冷剂种类和工作 条件无关。 （m3/s） 4 4、余隙容积、余隙容积V Vc c： 当活塞运动到上止点位置时，活塞顶 部与阀板之间的容积称为余隙容积。 5 5、相对余隙容积、相对余隙容积C C： 余隙容积与气缸工作容积值比称为相 对余隙容积， 表示余隙容积占气缸 工作容积的比例。 一般用于蒸发温度高 于-5时，C45；蒸发温度为- 10-30时，C4；蒸发温度低于- 30时，C23。 gc VVC/ 3.1.3 3.1.3 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

6、 1 1、理想工作过程、理想工作过程 活塞式压缩机实际工作过程是相当 复杂的，为了便于分析讨论，对压缩机 的理想工作过程作如下假设： 1)压缩机没有余隙容积； 2)吸、排气过程中没有阻力损失； 3)吸、排气过程中与外界无热交换； 4)没有制冷剂的泄漏。 吸气 排气 压缩 3 2 1 V 4 p 下 止 点 上 止 点 p2 p1 图 3-4 理想工作过程的示功图（p-v 图） 2 2、实际工作过程、实际工作过程 压缩机的实际工作过程与理想工作 存在着较大的区别。实际工作过程如图 （3-5）所示。 2 2 3 放热 吸热 吸热 放 热 3 1 1 V p 4 4 p1 p 2 V2 V1 V1

7、V0V0 p 2 V0 p1 图 3-5 压缩机的实际示功图 3.1.4 3.1.4 活塞式制冷压缩机的性能活塞式制冷压缩机的性能 由于各种因素的影响，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。 h s V V (3-3) 1 1、压缩机的输气系数、压缩机的输气系数 输气系数的大小反映了实际工作过 程中存在的诸多因素对压缩机输气量的 影响，也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。 输气系数综合了四个主要因素，即 余隙容积、吸排气阻力、吸气过热和泄 漏对压缩机输气量的影响，为此可以将 输气系数写成四个分系数

8、乘积的形式。 ltpv （3-4） 分别称为：容积系数；压力系数； 温度系数；泄漏系数。 1 1）余隙容积的影响）余隙容积的影响 如前所述，由于余隙容积存在，少 量高压气体首先膨胀占据一部分气缸的 工作容积，从而减少了气缸的有效工作 容积。 其中m为多变指数。由上式可知， 压缩比越大，相对余隙容积越大，则余 隙系数越低。 通常，空调工况取C=0.040.05，冷 藏工况取C=0.020.04 。 11 1 1 2 0 1 m v p p C V V 2 2）吸、排气的影响）吸、排气的影响 压缩机吸、排气过程中，都会有流 动阻力。阻力的存在势必导致气体产生 压力降，其结果增大了吸排压力差，并 使

9、得压缩机的实际吸气量减小。 1 1 1 1 p pC v p 可见，进气阀门阻力越大，进气压力 越低，则压力系数越低。一般氨压缩机 p1/p10.030.05；氟利昂压缩机p1/p1 0.050.1，p2/p20.10.15。 为了提高容积效率，通常全封闭氟利 昂多采用短行程，s/D=0.40.6，以增大阀 门通道面积。 3 3）吸入蒸气过热的影响）吸入蒸气过热的影响 压缩机实际工作时，从蒸发器出来 的低温蒸气在流经吸气管、吸气腔、吸 气阀进入气缸前均要吸热而使温度升高、 比容增大。蒸气比容的增大必然导致实 际吸入蒸气的质量减少。 k t T T0 hsk t tbaT T . 1 开启式压缩

10、机： 全封闭压缩机： ts.h为吸气温度与蒸发温度之差； a、b与压缩机尺寸、外壳散热条件和制 冷剂性能等有关，一般a=1.01.15， b=0.250.8；压缩机尺寸越小，a值越趋近 于1.15，而值则越小。 为了减少吸入蒸气过热的影响，除 吸气管道应隔热外，应尽量降低压缩比， 使得气缸壁的温度下降，同时应改善压 缩机的冷却状况。 全封闭压缩机吸入蒸气过热的影响 最严重，半封闭压缩机次之，开启式压 缩机吸入蒸气过热的影响较小。 4 4）泄漏的影响）泄漏的影响 气体的泄漏主要是压缩后的高压气 体通过气缸壁与活塞之间的不严密处向 曲轴箱内泄漏。此外，由于吸排气阀关 闭不严和关闭滞后也会造成泄漏。

11、这些 都会使压缩机的排气量减少。为了减少 泄漏，应提高零件的加工精度和装配精 度，控制适当的压缩比。 泄漏系数一般约为0.950.98。 综上所述，影响压缩机输气系数的 因素很多，当压缩机结构型式和制冷剂 确定以后，运行工况的压缩比是最主要 的因素。 图3-6、3-7分别代表开启式压缩机 的输气系数与工况温度的变化关系，在 选型或近似计算时，可直接根据运行工 况查用。 -30-25-20-15-10-50 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 -30-25-20-15-10-50 0.8 0.7 0.6 0.5 -30-25-20-15-10-50 0.8 0.7 0.6 0.5 =30 3

12、5 40 0.4 =30 35 40 45 50 =30 35 40 45 tk tk （c）R22（b）R12（a）NH3 t0,?t0,?t0,? tk 图 3-6 开启式压缩机的输气系数与工况温度的变化关系 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 234 5678 9 输气系数 a b c 压力比pk/p0 图 3-7 氟利昂压缩机的输气系数与压缩比的关系 a-SFS10 型（R12） ；b-SFS12.5 型（R12） ；c-SFS12.5 型（R22） 2 2、活塞式制冷压缩机的功率和效率、活塞式制冷压缩机的功率和效率 由原动机传到压缩机主轴上的功率称 为轴功率Ne，其中一部分直接用

13、于压缩气 体，称为指示功率Ni；另一部分用于克服 运动机构的摩擦阻力和带动油泵工作，称 为摩擦功率Nm。 mie NNN（3-5） 1 1）指示功率和指示效率）指示功率和指示效率 工程中，指示功率可根据同类型压缩 机选取指示效率来计算决定。指示效率是 单位质量制冷剂的理论耗功（即绝热压缩） 与实际功量之比，即 s i w w 0 （3-6） 蒸气的绝热压缩理论功： 120 hhw（3-7） 指示功率可按下式计算： i h i RsRi hh v Vw MwMN 12 1 0 1 v V MM h hR （3-8） 式中 指示效率主要与运行工况、多变指 数、吸排气压力损失等多种因素有关。 活塞式

14、制冷压缩机指示效率约在0.60.8 之间，压缩比较大的工况取低值。 2 2）摩擦功率和机械效率）摩擦功率和机械效率( (摩擦效率摩擦效率) ) 压缩机的摩擦功率主要消耗于克服压 缩机各运行部件之间的摩擦阻力和带动润 滑油泵的功率。 工程中，摩擦功率可利用机械效率的 方法予以计算。机械效率（摩擦效率）是 压缩机指示功率与轴功率之比，即： mi i e i m NN N N N （3-9） 活塞式制冷压缩机的机械效率一般 在0.80.9之间。活塞式制冷压缩机指示 效率、机械效率与压缩比之间的关系可 参见图3-8、3-9。 1357911 60 70 80 90 低中速 高速 m(%) 压缩比 图

15、3-8 活塞式制冷压缩机的指示效率 90 80 70 60 13 57911 低中速 高速 压缩比 m（%） 图 3-9 活塞式制冷压缩机的磨擦效率 制冷压缩机的轴功率可按下式计算： mi h m i mie hh v VN NNN 12 1 (3-10) 式中指示效率与机械效率的乘积称为 压缩机的轴效率，或称为总效率。 0.8 0.6 0.4 0.2 0 24 68 1012 1416 开启式压缩机 半封闭式压缩机 e 图 3-10 轴效率e 随压力比的变化关系 在工程上，实际制冷系数定义为单 位轴功率的制冷量，用COP表示。COP 与理论循环制冷系数的关系为 mie 00 COP（3-11

16、） 对于封闭式压缩机，由于电动机置于 压缩机机壳内部，没有外伸轴，压缩机所 消耗的功往往用电动机的输入功来表示。 单位制冷量与输入功之比称为能效比，用 EER表示。 3.2 3.2 螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机 螺杆式制冷压缩机属于回转式压缩 机的一种型式。由于它的结构简单、易 损件少、转速高、排气温度低、对湿压 缩不敏感等一系列优点，在国内外得到 了迅速发展，广泛应用于冷藏、冷冻、 空调、化工、轻工等领域。 3.2.1 螺杆式制冷压缩机基本构造螺杆式制冷压缩机基本构造 螺杆式制冷压缩机的基本构造如图 3-12所示。主要部件有：阳转子、阴转 子、机体、轴承、轴封、平衡活塞及能 量调节装置。

17、 61 4 7 4 3 2 5 12 810 911 图 3-12 喷油式螺杆制冷压缩机 1-阳转子；2-阴转子；3-机体；4-滑动轴承；5-止推轴承； 6-平衡活塞； 7-轴封； 8-能量调节用卸载活塞;9-卸载滑阀； 10-喷油孔；11-排气口；12-进气口 3.2.2 3.2.2 螺杆式制冷压缩机工作过程螺杆式制冷压缩机工作过程 一对相互啮合的螺杆具有特殊的螺旋 齿形，凸齿形称为阳螺杆（或称为阳转 子），凹齿形称为阴螺杆（或称为阴转 子），参见图3-13。阳转子为四齿，阴转 子为六齿，两转子按一定速比啮合反向旋 转。一般阳转子由原动机直连，阴转子为 从动。由于齿数比为4:6，故阳转子旋转

18、 一转，阴转子仅转2/3转。 1 2 图 3-13 阴阳螺杆 1-阴螺杆；2-阳螺杆 两啮合转子的外圆柱面与机体的横8 字形内腔相吻合。阳、阴转子未啮合的 螺旋槽与机体内壁及吸、排气端座内壁 形成独立的封闭齿间容积，而阳、阴转 子相啮合的螺旋槽由螺旋面的接触线分 隔成两部分空间，形成一个“V”形工作 容积，如图3-15。吸、排气口是按工作 过程的需要精确设计的，可根据需要使 工作容积与吸、排气口连通或隔断。 23 轴向排气孔口 排气端座内侧面 旁通孔口 1轴向吸气孔口 径向吸气孔口 图 3-14 机壳部件立体图 1-吸气端座；2-机体；3-排气端座 1 5 44 3 3 2 2 轴向吸气孔口

19、1 5 轴向吸气孔口 (a)=0(b)(c) (d)(e)(f) 1 5 1.吸气过程、2.压缩过程、3.排气过程 O 123 4 2 排气压缩吸气 f V2 V1 p1 p p1 V p 一个工作周期 图 3-16 气体压力、工作容积和转角的关系 从以上分析可看出螺杆压缩机的工 作过程有如下特点： （1）两啮合转子某V形工作容积， 完成吸气、压缩、排气一个工作周期， 阳转子要转两转。而整个压缩机的其它V 形工作容积的工作过程与之相同，只是 吸气、压缩、排气过程的先后不同而已。 （2）每个V形工作容积的最大值和 压缩终了气体的压力均由压缩机结构型式 参数决定，而与运行工况无关。 压缩终了工作容

20、积内气体压力及其 相应的容积与工作容积最大值之比称为 内容积比 。 2 1 V V 3.2.3 3.2.3 螺杆式制冷压缩机能量调节螺杆式制冷压缩机能量调节 螺杆式制冷压缩机的能量调节多采 用滑阀调节，其基本原理是通过滑阀的 移动使压缩机阳、阴转子齿间的工作容 积，在齿间接触线从吸气端向排气端移 动的前一段时间内，仍与吸气口相通， 使部分气体回流至吸气口，即减少了螺 杆有效工作长度达到能量调节的目的。 A A 5 2 4 3 1 排气 进气 A-A 2 机体 4 3 径向排气孔 （a） （b） 图 3-17 滑阀式能量调节机构 1-阴阳螺杆；2-滑阀固定端；3-能量调节滑阀；4- 旁通口；5-

21、油压活塞 滑阀滑阀固定端 吸气 V 排气 回气 吸气 V 排气 (a) (b) P2 P Pd=P2 Vp P1 Vp P Pd=P2 Vc P1 V0 图 3-18 滑阀能量调节原理 （a）全负荷位置； （b）部分负荷位置 图（a）为全负荷工作时的滑阀位 置，此时滑阀尚未移动，工作容积中全 部气体被排出。图（b）则为部分负荷 时滑阀位置，滑阀向排气端方向移动， 旁通口开启，压缩过程中，工作容积内 气体在越过旁通口后才能进行压缩过程， 其余气体未进行压缩就通过旁通口回流 至吸气腔。这样，排气量就减少，起到 调节能量的作用。 一般螺杆制冷压缩机的能量调节范 围为10100%，且为无级调节。在能量

22、 调节过程中，其制冷量与功耗关系见图 3-19所示。 100 80 60 40 20 20406080100 功率（%） 制冷量（%） 理想线 螺杆式 活塞式 图 3-19 制冷量与功耗关系比较 显然，螺杆式制冷压缩机的制冷量 与功率消耗在整个能量调节范围内不是 正比关系。当制冷量在50%以上时，功 率消耗与制冷量近似成正比关系，而在 低负荷下运行则功率消耗较大。因此， 从节能考虑，螺杆式制冷压缩机的负荷 （即制冷量）应在50%以上的工况下运 行为宜。 3.2.4 螺杆式制冷压缩机的螺杆齿形及螺杆式制冷压缩机的螺杆齿形及 主要参数主要参数 为了使螺杆式制冷压缩机具有良好 的性能，必须确定合理的

23、螺杆齿形、选 取适合的结构参数。 1 1、螺杆齿形、螺杆齿形 螺杆齿形一直是研究的核心，目前 螺杆的齿形主要有对称圆弧形、单边不 对称的摆线圆弧齿形和GHH不对称齿形 三种。 图 3-20 对称圆弧齿形 2 2、螺杆直径和长径比、螺杆直径和长径比 螺杆直径是指转子的公称直径，单 位为毫米，我国螺杆的公称直径为63、 80、100、125、160、200等几种。 螺杆的长径比是指压缩机螺杆的轴 向（螺杆部分）长度与螺杆公称直径的 比值，我国有两种长径比，即为1和1.5。 3 3、理论排气量、理论排气量 理论排气量为单位时间内阴、阳转 子转过的齿间容积之和 。 )(60 222111 VnmVnm

24、Vh(3-13) 4 4、容积效率和指示效率、容积效率和指示效率 螺杆式制冷压缩机的实际排气量低 于它的理论排气量，主要原因是螺杆之 间及螺杆与机壳之间的间隙引起的气体 泄漏。螺杆式制冷压缩机的容积效率 （类同于活塞式制冷压缩机的输气系数） 一般在0.750.95之间。大于相同压缩 比下的活塞式制冷压缩机。机械效率为 0.950.98，指示效率(也称为内效率)在 0.720.85之间。 =40 30 25 kW 1200 1000 800 600 400 200 0 1200 1000 800 600 400 200 0 +50-5-10-15-20-25-30-35-40 Q(10 kcal

25、/h） 0 3 tk 35 tk 图 3-23 KA20C 型螺杆式制冷压缩机的 蒸发温度 t0与制冷量 Q0的关系 240 220 200 180 160 140 120 100 +50-5-10-15-20-25-30-35-40 0（） N0（kW） t 35 tk=40 30 25 图 3-24 KA20C 螺杆式制冷压缩机轴功率 N0与蒸发温度 t0的关系 3.2.5 3.2.5 单螺杆压缩机简介单螺杆压缩机简介 单螺杆压缩机的结构类似机械传动中 的蜗轮蜗杆，但作用不是机械传动，而是 用来压缩气体。单螺杆压缩机主要零件是 一个外圆柱面上铣有6个螺旋槽的转子外 螺杆。在螺杆的两侧垂直地

26、对称布置完全 相同的11个齿条的行星齿轮。单螺杆的 一端与电动机直联，在水平方向旋转时， 同时带动2个行星齿轮以相反的方向在垂 直方向上旋转。 运转时，行星齿轮的齿条与螺杆的 沟槽相啮合，形成密封线。行星齿轮的 齿条一方面绕中心垂直旋转，同时也逐 渐侵入到螺杆沟槽中去，使沟槽的容积 逐渐缩小，从而达到压缩气体的目的。 由于2个行星齿轮是反方向旋转，所以 吸、排气口的布置正好上下相反。 1吸气 排 气 端 2压缩 排 气 端 3排气 排 气 端 图 3-25 单螺杆压缩机工作原理 3.2.6 螺杆式制冷压缩机的特点螺杆式制冷压缩机的特点 就压缩气体的原理而言，螺杆式制 冷压缩机与活塞式制冷机同属

27、于容积型 压缩机，但就其运动形式来看，它又与 离心式制冷压缩机类似，转子作高速旋 转运动，所以螺杆式制冷压缩机兼有活 塞式和离心式压缩机两者的优点。 1、具有较高转速（3000 4400r/min），可与原动机直联。因此， 它的单位制冷量的体积小、重量轻，占 地面积小，输气脉动小。 2、没有吸、排气阀和活塞环等易损 件，故结构简单、运行可靠、寿命长。 3、因向气缸中喷油，油起到冷却、 密封、润滑的作用，因而排气温度低 （不超过90）。 4、没有往复运动部件，故不存在不 平衡质量惯性力和力矩，对基础要求低， 可提高转速。 5、具有强制输气的特点，输气量几 乎不受排气压力的影响。 6、对湿压缩不敏

28、感，易于操作管理。 7、没有余隙容积，也不存在吸气阀 片及弹簧等阻力，因此容积效率较高。 8、输气量调节范围宽，且经济性较 好，小流量时也不会出现象离心式压缩 机那样的喘振现象。 然而，螺杆式制冷压缩机也存在着 油系统复杂、耗油量大、油处理设备庞大 且结构较复杂、不适宜于变工况下运行 （因为压缩机的内容积比是固定的）、噪 声大、转子加工精度高、泄漏量大，只适 用于中、低压力比下工作等一系列缺点。 3.3 3.3 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机 离心式制冷压缩机是一种速度型压 缩机，通过高速旋转的叶轮对气体作功， 先使其流速提高，然后通过扩压器使气 体减速，将气体的动能转换为压力能， 气体的压

29、力就得到相应的提高。离心式 制冷压缩机具有制冷量大、型小体轻、 运转平稳等特点，多应用于大型空气调 节系统和石油化学工业。 3.3.1 3.3.1 结构简述结构简述 离心式制冷压缩机分单级和多级两 种类型，其结构示意图如图3-26、3-27。 由图可见，离心式压缩机主要由吸气室、 叶轮、扩压器、弯道、回流器、蜗壳、 主轴、轴承、机体及轴封等零件构成。 1 2 4 3 5 6 图 3-26 单级离心式压 缩机简图 1-机体；2-叶轮；3-扩压器； 4-蜗壳；5-主轴；6-导流叶片 能量调节装置 11 71122 3 4 56 10 9 8 图 3-27 多级离心式压缩机简图 1-机体；2-叶轮；

30、3-扩压器；4-弯道；5-回流器；6-蜗壳；7-主轴； 8-轴承；9-推力轴承；10-梳齿密封；11-轴封；12-进口导流装置 工作时，电动机通过增速箱带动主 轴高速旋转，从蒸发器出来的制冷剂蒸 气由吸气室进入由叶片构成的叶轮通道。 由于叶片的高速旋转产生的离心力作用， 使气体获得动能和压力能。高速气流经 叶片进扩压器，由于流通截面逐渐扩大， 气流逐渐减速而增压，将气体的动能转 变为压力能。 目前空调用离心式压缩机工质主要 选用R134a、R123和R22。 3.3.2 基本工作原理基本工作原理 1 1、叶轮的作用、叶轮的作用 叶轮是压缩机中最重要的部件。主 轴通过叶轮将能量传给蒸气。叶轮的结

31、 构参见图3-28，通常由轮盘、轮盖和叶 片组成。轮盖通过多条叶片与固定在主 轴上的轮盘联接，形成多条气流通道。 3 O (b) 1 2 4 (a) D1 D2 b1 b2 图 3-28 叶轮的结构 （a）纵剖面（子午面） ； （b）横剖面（旋转面） D2-外径；D1-叶片进口处叶轮的直径；b2-叶片出口处宽度；b1-叶 片进口处宽度；2-叶片出口安装角；1-叶片进口安装角 O u2 c2 v1 u1 c1 1 1 v2 图 3-29 叶片进、出口处气流的速度图形 叶轮产生的能量头只与叶轮外缘圆 周速度u2及气流运动情况有关，而与制冷 剂的状态和种类无关。为了获得高的外 缘圆周速度u2 ，要求

32、转速高，一般在 500015000r/min范围内。另外，u2的 大小还受到流动阻力和叶轮强度的限制。 2 2、离心式制冷压缩机的特性、离心式制冷压缩机的特性 离心式压缩机的特性是指在一定的 进口压力下，输气量、功率、效率与排 出压力之间的关系，并指明了在这种压 力下的稳定工作范围。 GminG3GmaxG（Q0） P2（t2） A S B p1（t1）=常数 ad-G ad 图 3-30 级的特性曲线 S点为设计点，所对应的工况为设计 工况。B点为该进口压力下的最大流量点。 当流量达到这一数值时，叶轮中叶片进 口截面上的气流速度将接近或到达音速， 流动损失都很大，气体所得的能量头用 以克服这

33、些阻力损失，流量不可能再增 加，通常将此点称为滞止工况。 图中A点为喘振点，其对应的工况为 喘振工况，此时的流量为进口压力下级 的最小流量，当流量低于这一数值时， 由于供气量减少，而制冷剂通过叶轮流 道的损失增大到一定的程度，有效能量 头将不断下降，使得叶轮不能正常排气 致使排气压力陡然下降。 这样，叶轮以后的高压部位的气体将 倒流回来。当倒流的气体补充了叶轮中气 量时，叶轮又开始工作，将气体排出。尔 后供气量仍然不足，排气压力又会下降， 又出现倒流，这样周期性重复进行，使压 缩机产生剧烈的振动和噪声而不能正常工 作，这种现象称为喘振现象。 运转过程中应极力避免喘振的发生。 喘振工况（A）和滞

34、止工况（B）之间即 为级的稳定工作范围。性能良好的压缩 机级应有较宽的稳定工作范围。 离心式制冷压缩机的特性曲线一般 用制冷量Q0作横坐标，用冷凝温度（或 冷凝压力）作纵坐标，也有用温差作纵 坐标，图3-31为国产1200kW空调用离心 式制冷压缩机特性曲线。 38 36 34 32 7008009001000 1100 278 250 222 800 900 1000 1100 1200 6 2 4 轴功率 制冷量 6 4 2 制冷量Q0（kW） 温差=- （） Q 10（kcal/h） 轴功率 e （kW） 图3-31 FLZ-1000离心式制 冷压缩机特性 3 3、影响离心式压缩机制冷量

35、的因素、影响离心式压缩机制冷量的因素 离心式制冷压缩机都是根据给定的 工作条件（即蒸发温度、冷凝温度、制 冷量）选定制冷工质设计制造的。因此， 当工况变化时，压缩机性能将发生变化。 1 1）蒸发温度的影响）蒸发温度的影响 当制冷压缩机的转速和冷凝温度一 定时，压缩机制冷量随蒸发温度变化的 百分比如图3-32所示。从图中可见，离 心式制冷机的制冷量受蒸发温度变化的 影响比活塞式压缩机明显。蒸发温度越 低，制冷量下降越剧烈。 活塞式 离心式 120 110 100 90 80 70 -4-202468 制冷量（%） t0（） 图 3-32 蒸发温度变化的影响 2 2）冷凝温度的影响）冷凝温度的影响

36、 当制冷压缩机的转速和蒸发温度一定 时，冷凝温度对压缩机制冷量的影响如图 3-33所示。由图可见，冷凝温度低于设计 值时，由于流量增大制冷量略有增加；但 冷凝温度高于设计值时，影响十分明显， 随着冷凝温度升高，制冷量将急剧下降， 并可能出现喘振现象。对于这一点，在实 际运行时必须予以足够的注意。 制冷量（%） 120 100 80 30343640 活塞式 离心式 tk（） 图 3-33 冷凝温度变化的影响 3 3）转速的影响）转速的影响 当运行工况一定，压缩机制冷量与 转速的关系对于活塞式制冷压缩机而言 成正比关系，对于离心式制冷压缩机而 言则与转速的平方成正比，这是因为压 缩机产生的能量头

37、及叶轮外缘圆周速度 与转速成正比关系。 100 80 60 100 80 60 制冷量（%） 活塞式 离心式 转速（%） 图 3-34 转速变化的影响 3.3.3 离心式制冷压缩机的调节离心式制冷压缩机的调节 制冷机运行时往往需要利用自动测 量和调节仪表或用手动操作来维持各参 数值及制冷量的恒定。离心式制冷机主 要是根据冷负荷的变化调节制冷机的制 冷量及反喘振调节。 1 1、制冷量的调节、制冷量的调节 离心式压缩机制冷量的调节主要是根 据用户对冷负荷的需要来调节，通常有四 种调节方法。 1 1）改变压缩机的转速）改变压缩机的转速 转速降低，制冷量相应减少。当转速 从100%降低到80%时，制冷

38、量减少了 60%，轴功率也减少了60%以上。离心式 制冷压缩机转速的改变可通过更换增速器 中的齿轮来实现。 2 2）压缩机吸入管道上节流）压缩机吸入管道上节流 它是通过改变蒸发器到压缩机吸入口 之间管道上节流阀的开启度予以实现。为 了避免调节时影响压缩机的工作，降低压 缩机的效率，吸气节流阀通常采用蝶阀， 使节流后的气体沿圆周方向均匀流动。由 于节流产生能量损失，运转不经济，但装 置简单，仍可采用。 3 3）转动吸气口导流叶片调节）转动吸气口导流叶片调节 这种方法是旋转导流叶片，改变导流 叶片的角度，从而改变吸气口气流方向， 以调节压缩机的制冷能力。这种调节方法 经济性好，调节范围宽(4010

39、0%)，可用 手动或根据蒸发温度（或冷冻水温度）自 动调节，广泛用于氟里昂离心式制冷压缩 机。 4 4）改变冷凝器冷却水量）改变冷凝器冷却水量 冷却水量减少，冷凝温度增高，压缩 机制冷量明显减小，但动力消耗变化很小， 因而经济性差，一般不宜单独采用，可与 改变转速或导流叶片调节等方法结合使用。 2 2、反喘振调节、反喘振调节 离心式制冷压缩机发生喘振的主要 原因是冷凝压力过高或蒸发压力过低， 维持正常的冷凝压力和蒸发压力可防止 喘振。但是，当调节压缩机制冷量，其 负荷过小时，也会产生喘振现象。 为此，必须进行保护性的反喘振调 节，旁通调节法是反喘振调节的一种措 施。当要求压缩机的制冷量减小到喘

40、振 点以下时，可从压缩机排出口引出一部 分气态制冷剂不经过冷凝器而流入压缩 机的吸入口。这样，既减少了流入蒸发 器的制冷剂流量，相应减少制冷机的制 冷量，又不致使压缩机吸入量过小，从 而可以防止喘振发生。 3.4 其它型式的制冷压缩机 活塞式制冷压缩机、螺杆式制冷压缩 机和离心式制冷压缩机在制冷技术中获得 了广泛的应用。为了适应制冷技术发展的 需要，其它型式的制冷压缩机也得到了相 应的发展。本节对滚动转子式制冷压缩机 和涡旋式制冷压缩机的工作原理、结构特 点、性能等问题作简要介绍。 3.4.1 涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机 1 1、结构及工作原理、结构及工作原理 涡旋式制冷压缩机的压缩机构

41、如图3- 41所示。它由运动涡旋盘（动盘）1、固 定涡旋盘（静盘）2、机体3、防自转环4、 偏心轴5等零部件组成。 7 1 2 3 6 4 5 图 3-41 涡旋式压缩机的压缩机构简图 1-动盘；2-静盘；3-机体；4-防自转环；5-偏心轴； 6-进气口；7-排气口 6 （a） （b） （d） （c） 1 2 3 4 5 7 8 图 3-42 涡旋式压缩机工作原理示意图 a）0o位；b）90o位；c）180o位；d）270o 1-压缩室；2-进气口；3-动盘；4-静盘；5-排气口； 6-吸气室；7-排气室；8-压缩室 涡旋式制冷压缩机的工作过程仅有 进气、压缩、排气三个过程，而且是在 主轴旋转

42、一周内同时进行的，外侧空间 与吸气口相通，始终处于吸气过程；内 侧空间与排气口相通，始终处于排气过 程。而上述两个空间之间的月牙形封闭 空间内，则一直处于压缩过程。因而可 以认为吸气和排气过程都是连续的。 图3-43为一空调用涡旋式制冷压缩 机结构总图。 9 8 7 6 10 11 12 13 14 5 4 3 2 1 16 15 17 18 图 3-43 空调用涡旋式制 冷压缩机结构总图 1-曲轴；2、4-轴承；3-密封；5- 反压口；6-防自转环；7-排气管； 8-吸气腔； 9-吸气管； 10-排气口； 11-机壳；12-排气腔；13-静盘； 14-动盘；15-反压腔；16-机架； 17-

43、电动机；18-润滑油 2 2、特点、特点 涡旋式制冷压缩机有如下特点： 1)相邻两室的压差小，气体的泄漏量 小。 2)由于吸气、压缩、排气过程同时连 续地进行，压力上升速度慢，因此转矩 变化幅度小、振动小。 3)没有余隙容积，不存在引起输气系 数下降的膨胀过程。 4)无吸、排气阀，效率高、可靠性高、 噪声低。 5)由于采用气体支承机构，允许带液 压缩，一旦压缩腔内压力过高，可使动 盘与静盘端面脱离，压力立即得到释放。 6)机壳内腔为排气室，减少了吸气预 热，提高了压缩机的输气系数。 7)涡线体型线加工精度非常高，必须 采用专用的精密加工设备。 8)密封要求高，密封机构复杂。 涡旋式制冷压缩机是1980年代才发展 起来的新型压缩机。它与活塞式制冷压