第四章_动车组制冷系统

1、第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 压缩制冷原理压缩制冷原理 n制冷即需要吸热，水在制冷即需要吸热，水在1 1个标准大气压下沸点很高，它只能个标准大气压下沸点很高，它只能 吸收温度大于吸收温度大于100100的热，因此需要找沸点低的物质。的热，因此需要找沸点低的物质。 n如如R12R12二氟二氯甲烷（二氟二氯甲烷（HF2Cl2HF2Cl2），它在），它在1 1个大气压下的沸点是个大气压下的沸点是 -29.8,-29.8,气化热为气化热为167.3k/kg167.3k/kg； nR22R22二氟一氯甲烷（二氟一氯甲烷（HF2ClHF2Cl） 在在1 1大气压下沸点是大气压下沸点是-40.

2、8-40.8， 气化热为气化热为233.8k/kg233.8k/kg。 我们将装有我们将装有R12R12或或R22R22液体的钢瓶，放在室液体的钢瓶，放在室 内打开盖，则其会蒸发。每气化内打开盖，则其会蒸发。每气化1kgR221kgR22可产生可产生 233.8KJ233.8KJ的冷量，由于其气化温度为的冷量，由于其气化温度为-40.8-40.8， 它会继续吸热，显然会产生制冷作用，通过管它会继续吸热，显然会产生制冷作用，通过管 路将热量带到室外即可实现对室内制冷。路将热量带到室外即可实现对室内制冷。 液态R12 气态R12 室内 制冷物质如何循环使用？制冷物质如何循环使用？ n（1 1）一个

3、热力学概念：物质）一个热力学概念：物质相变温度相变温度随压力升高而升高！随压力升高而升高！ n 1 1个大气压下，个大气压下，R22R22相变温度是相变温度是-40.8-40.8，如果我们升高，如果我们升高 气体压力，如到气体压力，如到1.94MPa1.94MPa则其相变温度为则其相变温度为5050，这时不但可，这时不但可 以用常温的水吸热将以用常温的水吸热将R22R22冷却成液体，即使是冷却成液体，即使是3535的空气也的空气也 可以使可以使R22R22从气态变成液态而放出冷凝热。从气态变成液态而放出冷凝热。 n 制冷需要一台制冷需要一台“压缩机压缩机” n（2 2）需要制冷剂发生气化吸热的

4、装置）需要制冷剂发生气化吸热的装置 n R22R22沸腾吸热的器皿，称沸腾吸热的器皿，称“蒸发器蒸发器” n（3 3）还需要制冷剂发生冷凝放热的装置）还需要制冷剂发生冷凝放热的装置 n 把把R22R22从蒸气放热变成液体的装置称为从蒸气放热变成液体的装置称为“冷凝器冷凝器” 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 n（4）为了循环使用，还需要降低制冷剂的压力）为了循环使用，还需要降低制冷剂的压力 n物理上降压的方法是膨胀，即将高压的液体通过膨胀物理上降压的方法是膨胀，即将高压的液体通过膨胀 缸膨胀降压，获得低压（如缸膨胀降压，获得低压（如1个大气压的液体，在膨个大气压的液体，在膨 胀的同时

5、，推动活塞向外做功胀的同时，推动活塞向外做功W（回收），这样通过（回收），这样通过 膨胀缸，进入蒸发器的制冷凝剂压力只有一个大气压，膨胀缸，进入蒸发器的制冷凝剂压力只有一个大气压， 就可以蒸发器中沸腾吸热了。就可以蒸发器中沸腾吸热了。 n因此制冷机原理中将因此制冷机原理中将R22降压采用降压采用“膨胀缸膨胀缸”。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 压缩机压缩机 冷凝器冷凝器 膨胀缸膨胀缸 蒸发器蒸发器 制冷机原理制冷机原理 外界做功升压外界做功升压 气化吸热气化吸热 冷凝放热冷凝放热 降压对外做功降压对外做功 讨论：膨胀缸的可行性？讨论：膨

6、胀缸的可行性？ n理论上，膨胀缸可以起到膨胀降压的作用，而且还可以理论上，膨胀缸可以起到膨胀降压的作用，而且还可以 回收功回收功W W，但在工艺上是难以实现的。因为进入膨胀缸是，但在工艺上是难以实现的。因为进入膨胀缸是 液态制冷凝，液态制冷凝，液体是不可压缩的液体是不可压缩的，如果想把液体的体积，如果想把液体的体积 压缩一点，其压力会急剧上升，反之，体积稍微膨胀一压缩一点，其压力会急剧上升，反之，体积稍微膨胀一 些，其压力就急剧下降，膨胀缸勾贝推出很少距离，其些，其压力就急剧下降，膨胀缸勾贝推出很少距离，其 液体压力已下降很多，因此回收的功很有限。液体压力已下降很多，因此回收的功很有限。 n膨

7、胀缸在实际上无法实施，没有回收功的作用。膨胀缸在实际上无法实施，没有回收功的作用。 n工业实际用膨胀阀代替膨胀缸，从而工业实际用膨胀阀代替膨胀缸，从而用膨胀阀的节流降用膨胀阀的节流降 压代替膨胀阀的膨胀降压。压代替膨胀阀的膨胀降压。 膨胀阀节流降压原理与过程膨胀阀节流降压原理与过程 n（1 1）小孔节流小孔节流原理与过程原理与过程 n当流体通过小孔时，由于涡流以及流线变化，当流体通过小孔时，由于涡流以及流线变化， 使得小孔左右的压力变化即产生压力降。使得小孔左右的压力变化即产生压力降。 （P P2 2PP1 1） n压力降的大小取决于孔径、流量和流体性质。压力降的大小取决于孔径、流量和流体性质

8、。 n（2 2）节流过程的）节流过程的“闪发气化闪发气化”现象现象 n当流体通过小孔时，压力下降使液体饱和温度下降，于是液当流体通过小孔时，压力下降使液体饱和温度下降，于是液 体要吸热沸腾。体要吸热沸腾。 n由于节流过程很快，液体来不及从外界吸热，于是有一部分由于节流过程很快，液体来不及从外界吸热，于是有一部分 液体吸收其它液体的热量直接气化称做液体吸收其它液体的热量直接气化称做“闪发气化闪发气化”。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 P1 P2 n（3）膨胀阀节流降压）膨胀阀节流降压 n闪发气化闪发气化的作用使放热液体的温度降低了，从而使的作用使放热液体的温度降低了，从而使 冷凝器

9、出来的高温高压液体通过小孔节流变成了低冷凝器出来的高温高压液体通过小孔节流变成了低 温低压的湿蒸气。温低压的湿蒸气。 n膨胀阀采用节流降压实现了将冷凝器中膨胀阀采用节流降压实现了将冷凝器中高温高压高温高压液液 体变成了的蒸发器需要的体变成了的蒸发器需要的低温低压低温低压的湿蒸气。的湿蒸气。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 蒸气压缩制冷机组成与制冷剂状态蒸气压缩制冷机组成与制冷剂状态 n（1）蒸气压缩制冷机的组成）蒸气压缩制冷机的组成 n 压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器 n（2）各部件作用及制冷剂状态）各部件作用及制冷剂状态 n 压缩机压缩机绝热等熵压缩

10、，输出高温高压蒸气绝热等熵压缩，输出高温高压蒸气 n 冷凝器冷凝器等压冷却冷凝，输出高温高压液体等压冷却冷凝，输出高温高压液体 n 膨胀阀膨胀阀节流降压、闪发气化，输出低温低压湿蒸气节流降压、闪发气化，输出低温低压湿蒸气 n 蒸发器蒸发器等温等压气化，输出低温低压蒸气等温等压气化，输出低温低压蒸气 n（3）制冷循环与制冷剂）制冷循环与制冷剂 n 制冷剂在制冷系统中经过制冷剂在制冷系统中经过压缩、冷却与冷凝、节流、蒸发压缩、冷却与冷凝、节流、蒸发四个状四个状 态，实现制冷的目的，即将低温物体的热量不断传递给高温物体。态，实现制冷的目的，即将低温物体的热量不断传递给高温物体。 第四章第四章 动车组

11、制冷系统动车组制冷系统 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 冷凝器冷凝器 膨胀阀膨胀阀 蒸发器蒸发器 蒸气压缩制冷机组成与制冷剂状态蒸气压缩制冷机组成与制冷剂状态 外界做功升压外界做功升压 低温低压蒸气低温低压蒸气 冷凝放热冷凝放热 节流降压节流降压 高温高压蒸气高温高压蒸气 高温高压液体高温高压液体 气化吸热气化吸热 压缩机压缩机 低温低压湿蒸气低温低压湿蒸气 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 第一节第一节 制冷压缩机的类型制冷压缩机的类型 n 制冷压缩机是蒸气压缩式制冷装置的一个重要制冷压缩机是蒸气压缩式制冷装置的一个重要 部件，起着部件，起着压缩和输送压缩和输送制冷剂蒸

12、气的作用，它是推制冷剂蒸气的作用，它是推 动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力。因此，制动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力。因此，制 冷压缩机被称为蒸气压缩式制冷装置的冷压缩机被称为蒸气压缩式制冷装置的主机主机。 蒸气压缩式制蒸气压缩式制 冷机主要有冷机主要有压缩机压缩机、 冷凝器、节流装置冷凝器、节流装置 和蒸发器和蒸发器四部分组四部分组 成，并用管道连接成，并用管道连接 成一个封闭的循环成一个封闭的循环 系统，如图所示。系统，如图所示。 其工作过程如下：其工作过程如下： 图图1-5 1-5 蒸气压缩式制冷机原理图蒸气压缩式制冷机原理图 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 制冷压缩机按

13、工作原理不同可分为制冷压缩机按工作原理不同可分为容积型容积型和和 速度型速度型两大类。两大类。 容积型压缩机是容积型压缩机是通过改变工作容积通过改变工作容积来完成来完成气气 体的压缩和输送体的压缩和输送的。在容积型压缩机中，低压气的。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。高压力的目的。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 容积型压缩机容积型压缩机主要有主要有活塞式、螺杆式和旋转活塞式、螺杆式和旋转 式（又称滚动转子式）压缩机式（又称滚动转子式）压缩机。其中。其中活塞式压缩活塞式压缩 机机是通过活塞在

14、气缸内作往复运动来改变工作容是通过活塞在气缸内作往复运动来改变工作容 积；而积；而螺杆式和旋转式压缩机螺杆式和旋转式压缩机是通过螺杆或转子是通过螺杆或转子 在气缸内作旋转运动来改变工作容积。在气缸内作旋转运动来改变工作容积。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 速度型压缩机速度型压缩机是使气体在是使气体在高速转动的高速转动的 叶轮中提高速度叶轮中提高速度，而后通过导向器使气体，而后通过导向器使气体 的的动能转化为压力能动能转化为压力能，进而完成气体的压，进而完成气体的压 缩和输送任务。主要型式有缩和输送任务。主要型式有离心式和轴流离心式和轴流 式式两种。目前常采用的速度型压缩机是两种。

15、目前常采用的速度型压缩机是离离 心式压缩机。心式压缩机。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 制冷压缩机按标准工况下制冷量的大小制冷压缩机按标准工况下制冷量的大小 分为分为小型、中型和大型小型、中型和大型三种类型。三种类型。 标准工况制冷量小于标准工况制冷量小于58kW为小型；为小型； 标准工况制冷量在标准工况制冷量在58580kW范围内为范围内为 中型；中型； 标准工况制冷量大于标准工况制冷量大于580kW为大型。为大型。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 活塞式制冷压缩机活塞式制冷压缩机是是应用曲轴连杆机构，带应用曲轴连杆机构，带 动活塞在气缸内作往复运动而进行压缩气体的

16、动活塞在气缸内作往复运动而进行压缩气体的。 它具有使用温度范围广，它具有使用温度范围广，技术成熟可靠，有良好技术成熟可靠，有良好 的使用性能和能量指标，的使用性能和能量指标，所以应用较广。它热效所以应用较广。它热效 率高，单位耗电相对较少，加工比较容易，造价率高，单位耗电相对较少，加工比较容易，造价 比较低廉。比较低廉。因此适用于中、小型制冷装置。因此适用于中、小型制冷装置。 活塞式制冷压缩机将逐渐被结构简单、性能活塞式制冷压缩机将逐渐被结构简单、性能 优越的其它型式压缩机所替代。优越的其它型式压缩机所替代。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 螺杆式压缩机螺杆式压缩机与活塞式制冷压缩

17、机相比，由于与活塞式制冷压缩机相比，由于 用用螺杆的回转运动替代了活塞的往复运动螺杆的回转运动替代了活塞的往复运动，因此，因此体体 积小，重量轻，振动小积小，重量轻，振动小，易损件少，运行可靠，操，易损件少，运行可靠，操 作、维修简单。作、维修简单。 但是，用螺杆式压缩机的制冷系统需要配备效但是，用螺杆式压缩机的制冷系统需要配备效 率较高的油分离器，变工况的适用性差，运转时噪率较高的油分离器，变工况的适用性差，运转时噪 音比较大，音比较大，而且螺杆加工要求精度高，加工也比较而且螺杆加工要求精度高，加工也比较 困难，困难，影响了螺杆式制冷压缩机的广泛应用。影响了螺杆式制冷压缩机的广泛应用。 第四

18、章 动车组制冷系统 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 旋转式压缩机旋转式压缩机与活塞式压缩机相比，与活塞式压缩机相比， 有结构简单、有结构简单、体积小、重量轻、体积小、重量轻、容积效率容积效率 高、运行平稳、噪音和振动小、可靠性高高、运行平稳、噪音和振动小、可靠性高 等优点。但旋转式压缩机也存在一些不利等优点。但旋转式压缩机也存在一些不利 因素，如因素，如主要零件加工精度要求高，电动主要零件加工精度要求高，电动 机绝缘等级高，起动转矩较大等。机绝缘等级高，起动转矩较大等。 图图4-10 4-10 开启式旋转式压缩机结构开启式旋转式压缩机结构 1-1-油面指示器油面指示器 2-2-浮球

19、阀浮球阀 3-3-吸入管吸入管 4-4-密封条密封条 5-5-圆柱导向器圆柱导向器 6-6-气缸体气缸体 7-7-滑片滑片 8-8-排气阀门排气阀门 9-9-气缸气缸 10-10-排出管排出管 11-11-转子转子 12-12-弹性套筒弹性套筒 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 离心式压缩机离心式压缩机具有具有结构紧凑、运转平结构紧凑、运转平 稳、振动小、噪音低等特点稳、振动小、噪音低等特点。由于其转速。由于其转速 高，工质在叶轮中的流速很大，高，工质在叶轮中的流速很大，叶轮尺寸叶轮尺寸 又受到加工工艺的限制不能做得太小，又受到加工工艺的限制不能做得太小，因因 而一般输气量很大，适用

20、于而一般输气量很大，适用于大型制冷装置大型制冷装置。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 第二节第二节 活塞式制冷压缩机的基本构成及工作原理活塞式制冷压缩机的基本构成及工作原理 一、活塞式制冷压缩机的基本构成一、活塞式制冷压缩机的基本构成 1 1活塞式制冷压缩机的分类活塞式制冷压缩机的分类 （1 1）按使用的制冷剂分类。按使用的制冷剂分类。分为氨压缩机、氟利昂压缩机、分为氨压缩机、氟利昂压缩机、 异丁烷压缩机等。异丁烷压缩机等。 （2 2）按气缸布置方式分类。按气缸布置方式分类。分为卧式、直立式和角度式三分为卧式、直立式和角度式三 种。种。

21、（3 3）按压缩机的密封方式分类。按压缩机的密封方式分类。分为分为开启式开启式和和封闭式封闭式两大两大 类。后者又分为类。后者又分为半封闭式半封闭式和和全封闭式全封闭式两种结构类型。两种结构类型。 （4 4）按制冷量的大小分类：）按制冷量的大小分类：小型、中型和大型小型、中型和大型。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 2 2活塞式制冷压缩机的结构形式活塞式制冷压缩机的结构形式 活塞式制冷压缩机按活塞式制冷压缩机按压缩机与电动机的组合方式压缩机与电动机的组合方式不同不同 分为开启式与封闭式两种，而封闭式又有半封闭式和全封分为开启式与封闭式两种，而封闭式又有半封闭式和全封 闭式之分。闭式

22、之分。 开启式压缩机开启式压缩机是指是指压缩机和电机分开压缩机和电机分开，压缩机的曲轴，压缩机的曲轴 一端伸出机体，并通过传动机构与电动机相连。一端伸出机体，并通过传动机构与电动机相连。 半封闭式压缩机半封闭式压缩机是指压缩机与电机共同组装在一个是指压缩机与电机共同组装在一个可可 拆的拆的密封机壳内，压缩机的曲轴和电动机的转子轴是一根密封机壳内，压缩机的曲轴和电动机的转子轴是一根 整体轴，压缩机没有伸出体外的转动部件。整体轴，压缩机没有伸出体外的转动部件。 全封闭式压缩机全封闭式压缩机是将压缩机和电机共同组装在一个是将压缩机和电机共同组装在一个封封 闭的闭的机壳内机壳内. 图图4-1 4-1

23、气缸的不同布置型式气缸的不同布置型式 （a a）卧式；（）卧式；（b b）直立式；（）直立式；（c c）、（）、（d d）、（）、（e e）角度式）角度式 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 3 3活塞式制冷压缩机的基本构成活塞式制冷压缩机的基本构成 活塞式制冷压缩机的结构形式有很多种，但其基本活塞式制冷压缩机的结构形式有很多种，但其基本 组成（参见图组成（参见图4-2）主要包括以下几部分：）主要包括以下几部分： (1) 由机体和各种盖板组成的机体组件；由机体和各种盖板组成的机体组件； （2）由气缸、活塞和吸、排气阀片等构成容积可变）由气缸、活塞和吸、排气阀片等构成容积可变 的的工作空

24、间工作空间； （3）由曲轴、连杆等构成的）由曲轴、连杆等构成的传动机构传动机构； （4）由油泵、轴封等构成的）由油泵、轴封等构成的润滑和密封设施润滑和密封设施（小型（小型 压缩机没有油泵，封闭式压缩机没有轴封）。压缩机没有油泵，封闭式压缩机没有轴封）。 图图4-2 4-2 压缩机的基本构成及实际工作过程图压缩机的基本构成及实际工作过程图 （a a）压缩；（）压缩；（b b）排气；（）排气；（c c）膨胀；（）膨胀；（d d）吸气）吸气 11排气阀片；排气阀片；22吸气阀片；吸气阀片；33气缸；气缸；44活塞；活塞； 55连杆；连杆；66曲轴。曲轴。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统

25、第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 压缩机的工作是靠压缩机的工作是靠压缩机电机输入功率压缩机电机输入功率后，电后，电 机的轴带动压缩机的曲轴转动，曲轴通过连杆带动机的轴带动压缩机的曲轴转动，曲轴通过连杆带动 活塞在气缸中作往复运动，同时气缸顶部的吸排气活塞在气缸中作往复运动，同时气缸顶部的吸排气 阀片配合输送作用。阀片配合输送作用。曲轴每旋转一周，活塞就作一曲轴每旋转一周，活塞就作一 次往复运动，压缩机就完成一次工作循环。次往复运动，压缩机就完成一次工作循环。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 二、活塞式制冷压缩机的工作原理二、活塞式制冷压缩机的工作原理 压缩机在理想工作过程

26、中每完成一个工作压缩机在理想工作过程中每完成一个工作 循环，要经历循环，要经历吸气、压缩和排气吸气、压缩和排气三个过程。三个过程。 4-1表示吸气过程。表示吸气过程。 1-2表示绝热压缩过程。表示绝热压缩过程。 2-3表示排气过程。表示排气过程。 图图4-3 4-3 活塞式制冷压缩机理想工作过程活塞式制冷压缩机理想工作过程P-VP-V图图 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 2 2活塞式压缩机的实际工作过程活塞式压缩机的实际工作过程 压缩机的实际工作过程由于存在余隙容积、吸排气压缩机的实际工作过程由于存在余隙容积、吸排气 阀压力损失，气缸壁与制冷剂之间热交换以及漏气损失阀压力损失，气缸

27、壁与制冷剂之间热交换以及漏气损失 等因素的影响，与理想工作过程有很大不同。等因素的影响，与理想工作过程有很大不同。 一是比理想工作过程多了一个膨胀过程，如图一是比理想工作过程多了一个膨胀过程，如图4-44-4中中 3 3 4 4 。 二是吸气过程二是吸气过程4 4 1 1 、压缩过程、压缩过程1 1 2 2 、排气过程、排气过程2 2 3 3 也与理想过程有所不同。也与理想过程有所不同。 图图4-4 4-4 活塞式制冷压缩机实际工作过程的活塞式制冷压缩机实际工作过程的p p- -V V图图 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 这样，压缩机在实际工作过程中，每完成一个工作循这样，压缩机在

28、实际工作过程中，每完成一个工作循 环要经历四个过程（参见图环要经历四个过程（参见图4-24-2），即：），即：当活塞由上止点当活塞由上止点 移动到下止点时，完成膨胀、吸气两个过程；而由下止点移动到下止点时，完成膨胀、吸气两个过程；而由下止点 移动到上止点时，完成压缩、排气两个过程。移动到上止点时，完成压缩、排气两个过程。 3 3JH514YZJH514YZ型压缩机型压缩机 JH514YZJH514YZ型压缩机的结构示意图如图型压缩机的结构示意图如图4-54-5所示，它主要所示，它主要 由机壳、机体、电动机、曲轴、连杆、活塞、气缸、气阀由机壳、机体、电动机、曲轴、连杆、活塞、气缸、气阀 以及排气

29、消音器等组成以及排气消音器等组成。 图图4-5 JH514YZ4-5 JH514YZ压缩机结构图压缩机结构图 1-1-电动机壳；电动机壳；2-2-吊具；吊具；3-3-端子箱；端子箱； 4-4-上弹簧；上弹簧；5-5-定子线圈；定子线圈；6-6-转子；转子； 7-7-吸气管吸气管； 8-8-排气消音器；排气消音器；9-9-下壳体；下壳体；10-10-曲轴；曲轴； 11-11-曲轴箱；曲轴箱；12-12-下弹簧；下弹簧；13-13-下轴承；下轴承； 14-14-支承架；支承架；15-15-活塞连杆；活塞连杆；16-16-气缸气缸 盖；盖；17-17-高压室；高压室；18-18-横弹簧；横弹簧；19

30、-19-上上 壳体；壳体；20-20-排气管排气管。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 三、活塞式制冷压缩机的特点三、活塞式制冷压缩机的特点 它具有使用温度范围广，技术成熟可靠，有它具有使用温度范围广，技术成熟可靠，有 良好的使用性能和能量指标，所以应用较广。但良好的使用性能和能量指标，所以应用较广。但 由于振动的存在和结构的复杂性，限制了它的转由于振动的存在和结构的复杂性，限制了它的转 速及制冷量的扩大，使用领域也逐渐被结构简单、速及制冷量的扩大，使用领域也逐渐被结构简单、 性能优越的其它型式压缩机所替代。性能优越的其它型式压缩机所替代。 第四章 动车组制冷系统 第四章第四章 动车

31、组制冷系统动车组制冷系统 第三节第三节 旋转式制冷压缩机的基本构成及工作原理旋转式制冷压缩机的基本构成及工作原理 一、旋转式制冷压缩机的基本工作原理一、旋转式制冷压缩机的基本工作原理 旋转式制冷压缩机又称为旋转式制冷压缩机又称为滚动活塞式压缩机滚动活塞式压缩机、 滚动转子式压缩机滚动转子式压缩机。旋转式压缩机是利用气缸工作。旋转式压缩机是利用气缸工作 容积的变化来实现容积的变化来实现吸气、压缩和排气吸气、压缩和排气过程的。过程的。气缸气缸 工作容积的变化，是依靠一个偏心装置的圆筒形转工作容积的变化，是依靠一个偏心装置的圆筒形转 子在气缸内的滚动来实现的。子在气缸内的滚动来实现的。 图图4-7

32、4-7 旋转式压缩机结构示意图旋转式压缩机结构示意图 1-1-气缸气缸 2-2-转子转子 3-3-排气孔排气孔 4-4-排气阀排气阀 5-5-滑片滑片 6-6-弹簧弹簧 7-7-吸气孔吸气孔 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 二、旋转式制冷压缩机的基本构成二、旋转式制冷压缩机的基本构成 旋转式制冷压缩机一般多做成全封闭旋转式制冷压缩机一般多做成全封闭 型，有型，有立式和卧式立式和卧式之分。之分。 在图在图4-84-8所示的立式旋转式制冷压缩所示的立式旋转式制冷压缩 机中，压缩机及电动机垂直安装在一钢制机中，压缩机及电动机垂直安装在一钢制 壳体内，电动机在上部，压缩机在下方。壳体内，电

33、动机在上部，压缩机在下方。 图图4-8 4-8 立式旋转式压缩机立式旋转式压缩机 结构结构 1-1-排气管排气管 2-2-平衡块平衡块 3-3-上上 机体机体 4-4-电动机转子电动机转子 5-5-电电 动机定子动机定子 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-排排 气阀片气阀片 13-13-弹簧弹簧 14-14-气液气液 分离器分离器 14-14-隔板隔板 16-16-吸气吸气 管管 17-17-接线柱接线柱 18-18-气缸气缸 19-19-转子转子 20-20-滑片滑片 第四章第四章

34、 动车组制冷系统动车组制冷系统 在图在图4-94-9所示的卧式旋转式压缩机中，压缩机所示的卧式旋转式压缩机中，压缩机 及电动机水平安装在一封闭壳体内，从蒸发器来及电动机水平安装在一封闭壳体内，从蒸发器来 的制冷剂蒸气由吸气管吸入机壳内，冷却电动机的制冷剂蒸气由吸气管吸入机壳内，冷却电动机 后进入压缩机气缸，而排气则通过排气消声器后后进入压缩机气缸，而排气则通过排气消声器后 直接排出机壳。直接排出机壳。 旋转式压缩机的旋转式压缩机的主要缺点是滑片与气缸壁面主要缺点是滑片与气缸壁面 之间的泄漏、摩擦和磨损较大，限制了它的工作之间的泄漏、摩擦和磨损较大，限制了它的工作 寿命及效率的提高。寿命及效率的

35、提高。 图图4-9 4-9 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 2-2-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-副轴承端板副轴承端板 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 图图4-10 4-10 开启式旋转式压缩机结构开启式旋转式压缩机结构 1-1-油面指示器油面指示器 2-2-浮球阀浮球阀 3-3-吸入管吸

36、入管 4-4-密封条密封条 5-5-圆柱导向器圆柱导向器 6-6-气缸体气缸体 7-7-滑片滑片 8-8-排气阀门排气阀门 9-9-气缸气缸 10-10-排出管排出管 11-11-转子转子 12-12-弹性套筒弹性套筒 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 三、旋转式制冷压缩机的特点三、旋转式制冷压缩机的特点 旋转式压缩机与活塞式压缩机相比，具有下列特点：旋转式压缩机与活塞式压缩机相比，具有下列特点： 1 1）零部件少，结构简单。）零部件少，结构简单。 2 2）易损零件少，运行可靠。）易损零件少，运行可靠。 3 3）没有吸气阀片，余隙容积小，输气系数较高。）没有吸气阀片，余隙容积小，输气

37、系数较高。 4 4）在相同的冷量环境下，压缩机体积小、重量轻、运转）在相同的冷量环境下，压缩机体积小、重量轻、运转 平衡。平衡。 5 5）加工精度要求较高。）加工精度要求较高。 6 6）密封线较长，密封性能较差，泄漏损失较大。）密封线较长，密封性能较差，泄漏损失较大。 综上所述，大、中型旋转式压缩机适用于冷库；综上所述，大、中型旋转式压缩机适用于冷库；小型旋小型旋 转式压缩机多用于冰箱和家用空调器中。转式压缩机多用于冰箱和家用空调器中。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 第四节第四节 涡旋式制冷压缩机的基本构成及工作原理涡旋式制冷压缩机的基本构成及工作原理 一、涡旋式制冷压缩机的基本

38、构成一、涡旋式制冷压缩机的基本构成 涡旋式压缩机的结构如图涡旋式压缩机的结构如图4-114-11所示。它由所示。它由运转涡旋盘运转涡旋盘 （动盘）、（动盘）、固定涡旋盘固定涡旋盘（静盘）、机体、防自转环、偏心（静盘）、机体、防自转环、偏心 轴等零部件组成。轴等零部件组成。 动盘动盘1 1和静盘和静盘2 2的涡线呈渐开线形状，安装时使两者中的涡线呈渐开线形状，安装时使两者中 心线距离一个回转半径心线距离一个回转半径e e，相位差，相位差180180。这样，。这样，两盘啮合两盘啮合 时，与端板配合形成一系列时，与端板配合形成一系列月牙形柱体月牙形柱体工作容积。工作容积。 图图4-11 4-11 涡

39、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-排气口排气口 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 二、涡旋式制冷压缩机的工作原理二、涡旋式制冷压缩机的工作原理 涡旋压缩机的工作过程仅有涡旋压缩机的工作过程仅有进气、压缩、排进气、压缩、排 气气三个过程，而且是在主轴旋转一周内同时进行三个过程，而且是在主轴旋转一周内同时进行 的，外侧空间与吸气口相通，始终处于吸气过程，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，而内侧空间与排气口

40、相通，始终处于排气过程，而 上述两个空间之间的上述两个空间之间的月牙形封闭空间月牙形封闭空间内，则一直内，则一直 处于压缩过程。因而可以认为处于压缩过程。因而可以认为吸气和排气过程都吸气和排气过程都 是连续的是连续的。 图图4-12 4-12 涡旋式压缩机工作原理示意图涡旋式压缩机工作原理示意图 a a）0 0位置位置 b b）9090位置位置 c c）180180位置位置 d d）270270位置位置 1-1-压缩室压缩室 2-2-进气口进气口 3-3-动盘动盘 4-4-静盘静盘 4-4-排气口排气口 6-6-吸气室吸气室 7-7-排气室排气室 8-8-压缩室压缩室 图图4-13 4-13

41、涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机 结构总图结构总图 1-1-曲轴曲轴 2 2、4-4-轴承轴承 3-3-密封密封 5 5、 15-15-背压腔背压腔 6-6-防自转环防自转环 7-7-排排 气管气管 8-8-吸气腔吸气腔 9-9-吸气管吸气管 10-10-排气口排气口 11-11-机壳机壳 12-12-排气排气 腔腔 13-13-静盘静盘 14-14-动盘动盘 16-16-机机 架架 17-17-电动机电动机 18-18-润滑油润滑油 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 三、涡旋式制冷压缩机的特点三、涡旋式制冷压缩机的特点 涡旋式制冷压缩机有如下特点：涡旋式制冷压缩机有如下特点： 1）

42、相邻两室的压差小，气体的）相邻两室的压差小，气体的泄漏量少泄漏量少。 2）由于吸气、压缩、排气过程是同时连续地进行，压力上）由于吸气、压缩、排气过程是同时连续地进行，压力上 升速度较慢，因此升速度较慢，因此转矩变化幅度小、振动小转矩变化幅度小、振动小。 3）没有余隙容积没有余隙容积，故不存在引起输气系数下降的膨胀过程。，故不存在引起输气系数下降的膨胀过程。 4）无吸、排气阀无吸、排气阀，效率高，可靠性高，噪声低。，效率高，可靠性高，噪声低。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 5）由于采用气体支承机构，故）由于采用气体支承机构，故允许带液压缩允许带液压缩，一旦压缩腔，一旦压缩腔 内压力

43、过高，可使动盘与静盘端面脱离，压力立即得到释放。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，减小了吸气预热，提高了压缩机的输）机壳内腔为排气室，减小了吸气预热，提高了压缩机的输 气系数。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）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。备。 8）密封要求高，密封机构复杂）密封要求高，密封机构复杂。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 第四章 动车组制冷系统 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷

44、系统 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 第五节第五节 换热器及其他辅助设备换热器及其他辅助设备 一、换热器一、换热器 在制冷设备中，除有起主导作用的压缩机外，还必须在制冷设备中，除有起主导作用的压缩机外，还必须 包括起换热作用的换热器包括起换热作用的换热器蒸发器和冷凝器。蒸发器和冷凝器。 （一）冷凝器（一）冷凝器 冷凝器是制冷机的主要热交换设备。其作用是使从压冷凝器是制冷机的主要热交换设备。其作用是使从压 缩机出来的高温高压制冷剂蒸气在其中缩机出来的高温高压制冷剂蒸气在其中向冷却介质向冷却介质水水 或空气放热，冷却、冷凝成高温高压的过冷液体。或空气放热，冷却、冷凝成高温高压的过冷液体

45、。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 冷凝器按冷却介质和冷却方式的不同分为冷凝器按冷却介质和冷却方式的不同分为 三种类型：三种类型： 水冷式冷凝器水冷式冷凝器用水作为冷却介质；用水作为冷却介质； 空气冷却式冷凝器空气冷却式冷凝器，亦称风冷式冷凝器，亦称风冷式冷凝器用用 空气作为冷却介质；空气作为冷却介质； 蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器用水和空气作为冷却介质，用水和空气作为冷却介质， 主要是靠水蒸气把热量带走。主要是靠水蒸气把热量带走。 图图4-14 4-14 上进下出式冷凝器上进下出式冷凝器 1 1 分配集管分配集管 2-2-冷凝蛇管冷凝蛇管 3-3-集液器集液器 图图4-15 4-15

46、 横进横出式冷凝器横进横出式冷凝器 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 （二）蒸发器（二）蒸发器 蒸发器是制冷机的另一主要热交换设备。在蒸发蒸发器是制冷机的另一主要热交换设备。在蒸发 器中，制冷剂液体在较低温度下蒸发（沸腾）而转变为器中，制冷剂液体在较低温度下蒸发（沸腾）而转变为 蒸气，利用制冷剂的蒸发潜热，吸收被冷却介质的热量蒸气，利用制冷剂的蒸发潜热，吸收被冷却介质的热量 而使被冷却介质的温度降低。所以，而使被冷却介质的温度降低。所以，蒸发器是制冷系统蒸发器是制冷系统 中产生和输出冷量的设备。中产生和输出冷量的设备。 第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 蒸发器按冷却介质的不

47、同分为蒸发器按冷却介质的不同分为冷却液体（水、盐水等）冷却液体（水、盐水等） 的蒸发器的蒸发器和和冷却空气的蒸发器冷却空气的蒸发器两种。冷却液体的蒸发器有两种。冷却液体的蒸发器有 壳管卧式蒸发器、干式蒸发器和壳管卧式蒸发器、干式蒸发器和沉浸式蒸发器沉浸式蒸发器；冷却空气；冷却空气 的蒸发器有的蒸发器有冷却排管和直接蒸发式空气冷却器冷却排管和直接蒸发式空气冷却器两种。两种。 直接蒸发式空气冷却器也称直接蒸发式空气冷却器也称冷风机冷风机，它适用于各种空，它适用于各种空 调机组、冷藏库及低温试验箱中。它的特点是制冷剂在蛇调机组、冷藏库及低温试验箱中。它的特点是制冷剂在蛇 管内吸热蒸发，管外空气在风机

48、作用下强迫流动。由于空管内吸热蒸发，管外空气在风机作用下强迫流动。由于空 气是强迫流动，所以传热系数比冷却排管高。气是强迫流动，所以传热系数比冷却排管高。车辆制冷系车辆制冷系 统中，采用的蒸发器均为统中，采用的蒸发器均为直接蒸发式空气冷却器直接蒸发式空气冷却器。 图图4-16 4-16 直接蒸发式空气冷却器及其安装位置示意图直接蒸发式空气冷却器及其安装位置示意图 （a a）横向垂直；（）横向垂直；（b b）水平；（）水平；（c c）倾斜。）倾斜。 1-1-膨胀阀；膨胀阀；2-2-分液器；分液器；3-3-分液管；分液管； 4-4-汇集管；汇集管；4-4-回气管；回气管；6-6-感温包。感温包。

49、第四章第四章 动车组制冷系统动车组制冷系统 二、辅助设备二、辅助设备 在实际的制冷系统中，为改善制冷装置的工作条件，在实际的制冷系统中，为改善制冷装置的工作条件， 提高运行的经济性和安全可靠性，还必须设一些辅助设备，提高运行的经济性和安全可靠性，还必须设一些辅助设备， 如如贮液器、气液分离器、干燥过滤器贮液器、气液分离器、干燥过滤器等。等。 （一）干燥过滤器（一）干燥过滤器 在客车空调装置制冷系统节流装置前的输液管上，都在客车空调装置制冷系统节流装置前的输液管上，都 装有干燥过滤器，它是制冷系统的净化设备。装有干燥过滤器，它是制冷系统的净化设备。其作用是消其作用是消 除制冷剂中的水分和机械杂质。除制冷剂中的水分和机械杂质。 干燥过滤器主要由壳体，滤