《制冷压缩机》第1章_绪论

1、1.1 制冷压缩机制冷压缩机的功能的功能单级蒸汽压缩制冷系单级蒸汽压缩制冷系统，是由统，是由蒸发器蒸发器 、制冷压、制冷压缩机、冷凝器缩机、冷凝器和和节流部件节流部件四个基本部件组成。它们四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形之间用管道依次连接，形成一个成一个密闭的密闭的系统，系统，制冷制冷剂剂在系统中不断地在系统中不断地循环流循环流动动，发生状态变化，与外，发生状态变化，与外界进行热量交换。界进行热量交换。液体制冷剂在蒸发器中液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，吸收被冷却的物体热量之后，汽化汽化成成低温低压的蒸汽低温低压的蒸汽。再。再被压缩机吸入，被压缩机吸入，压缩压缩成成高

2、压高压高温的蒸汽高温的蒸汽后排入冷凝器。后排入冷凝器。在冷凝器中向冷却介质在冷凝器中向冷却介质(水或水或空气空气)放热，放热，冷凝冷凝为为高压液体高压液体。高压液体经高压液体经节流节流成为成为低压低低压低温的制冷剂温的制冷剂，再次进入蒸发，再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷器吸热汽化，达到循环制冷的目的。制冷剂在系统中经的目的。制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成四个基本过程完成一个制冷一个制冷循环循环。 制冷压缩机是制制冷压缩机是制冷系统的冷系统的“心脏心脏”，吸收来自蒸发器的制吸收来自蒸发器的制冷剂蒸气，提高压力冷剂蒸气，提高压力后排气到冷凝器

3、，使后排气到冷凝器，使制冷剂在系统中循环制冷剂在系统中循环流动。可用于流动。可用于制冷系制冷系统统和和热泵系统。热泵系统。制冷压缩机的功能制冷压缩机的功能1.2 制冷压缩机制冷压缩机的种类的种类主要主要1.2 制冷压缩机制冷压缩机的种类的种类 按工作原理分类按工作原理分类一一. 容积容积型压缩机型压缩机一定容积的气体先被吸入到气缸里，继一定容积的气体先被吸入到气缸里，继而在气缸中其而在气缸中其容积被强制缩小容积被强制缩小，压力升高，压力升高，当达到一定压力时气体便被强制的从气缸排当达到一定压力时气体便被强制的从气缸排出。可见，容积型压缩机的出。可见，容积型压缩机的吸排气过程是间吸排气过程是间歇

4、进行歇进行，其流动，其流动非连续稳定非连续稳定。1. 往复式（活塞式）制冷压缩机往复式（活塞式）制冷压缩机压缩机的工作腔是压缩机的工作腔是汽缸。活塞在汽缸汽缸。活塞在汽缸内作内作往复运动往复运动，从，从而而完成完成吸气、压缩吸气、压缩、排气、排气、膨胀膨胀等等过程。过程。实现对制冷剂的吸实现对制冷剂的吸入、压缩和输送。入、压缩和输送。工作原理工作原理特点和发展趋势特点和发展趋势1. 发展历史悠久，具有丰富的设计、研究、制造和发展历史悠久，具有丰富的设计、研究、制造和运行经验，技术成熟，至今在各个领域中依然被运行经验，技术成熟，至今在各个领域中依然被广泛应用发展着。在中小冷量范围内，仍以活塞广泛

5、应用发展着。在中小冷量范围内，仍以活塞式压缩机为主（据统计，在式压缩机为主（据统计，在100W-7.5KW的小型的小型封闭式压缩机中，活塞式占封闭式压缩机中，活塞式占75%）。）。2. 零部件多、转速受限制，材料和制造要求低。零部件多、转速受限制，材料和制造要求低。3. 间歇式吸排气，管道有气流脉动。间歇式吸排气，管道有气流脉动。4. 直线电动机驱动高速活塞式压缩机的开发。直线电动机驱动高速活塞式压缩机的开发。5. 利用先进的加工、制造和控制技术制造高精度的利用先进的加工、制造和控制技术制造高精度的压缩机，改进气阀设计等。压缩机，改进气阀设计等。2. 滚动转子式（旋转式）制冷压缩机滚动转子式（

6、旋转式）制冷压缩机LG空调压缩机空调压缩机12000BTU QJ222 日立制冷压日立制冷压缩机缩机 SD145CV-H6AU滚动转子式压缩机滚动转子式压缩机 Rotary Compressor 属于回转式压缩机。由属于回转式压缩机。由气气缸、滚动转子、偏心轴和滑片缸、滚动转子、偏心轴和滑片组成。转子沿气缸内壁滚动，组成。转子沿气缸内壁滚动，与气缸间形成月牙形工作腔，与气缸间形成月牙形工作腔，滑片端部在弹簧作用力下与转滑片端部在弹簧作用力下与转子紧密接触，将月牙形工作腔子紧密接触，将月牙形工作腔分隔为两部分，滑片随转子滚分隔为两部分，滑片随转子滚动沿滑片槽道作往复运动。气动沿滑片槽道作往复运动

7、。气缸容积随转子转角变化，压力缸容积随转子转角变化，压力随之改变。随之改变。摆转式压缩机摆转式压缩机 Swing Compressor 特点特点: : 转子与滑片铸造成转子与滑片铸造成一体一体, , 减少滑片与转子间减少滑片与转子间的泄漏和摩擦的泄漏和摩擦, , 效率和可效率和可靠性更高。采用靠性更高。采用变频变频，在在中低速，效率和节能显著中低速，效率和节能显著,且面向替代工质且面向替代工质HCFC, 407C 和和 410A。日本大金日本大金(DAIKIN)公司正公司正在用它代替传统的滚动转在用它代替传统的滚动转子式。子式。特点和发展趋势特点和发展趋势1. 零部件少，尺寸紧凑，重量轻，效率

8、对磨损和间零部件少，尺寸紧凑，重量轻，效率对磨损和间隙敏感。隙敏感。2. 变频压缩机：在日本，变频房间空调器是主流机变频压缩机：在日本，变频房间空调器是主流机型，容量范围在进一步扩大型，容量范围在进一步扩大。3. 双缸双转子式：新机型，减小在低速范围内的振双缸双转子式：新机型，减小在低速范围内的振动动。4. 提高经济性和可靠性：提高生产加工和装配技术，提高经济性和可靠性：提高生产加工和装配技术，使装配间隙合适，最小化机械损失和气体压缩损使装配间隙合适，最小化机械损失和气体压缩损失，开发高效率的电机失，开发高效率的电机。5. 使用于小型冰箱和空调使用于小型冰箱和空调。3. 滑滑片式压缩机片式压缩

9、机 Sliding Vane Compressor 主要由气缸、转子、滑主要由气缸、转子、滑片组成。转子旋转时，片组成。转子旋转时，滑片在离心力作用下从滑片在离心力作用下从槽中甩出，气缸内壁与槽中甩出，气缸内壁与转子外表面构成的月牙转子外表面构成的月牙形空间被滑片分隔成若形空间被滑片分隔成若干小室，随转子旋转，干小室，随转子旋转，小室容积周期性变化。小室容积周期性变化。 由气缸、转子、滑片等三部分组成，滑片装在转子上的槽内，随转子做旋转运动。 在气缸内壁与转子外表面间形成一个月牙形空间。转子上开有若干纵向凹槽，每个凹槽中都装有能沿径向自由活动的滑片，转子旋转时，滑片受离心力作用从槽中甩出，其端

10、部紧贴在气缸内表面上，把月牙形空间隔成若干扇形小室，称基元。随着转子连续旋转，基元容积从小到大周而复始?乇浠?4. 涡旋涡旋式压缩机式压缩机 Scroll Compressor 全封闭涡旋式全封闭涡旋式压缩机结构压缩机结构4. 涡旋涡旋式压缩机式压缩机 Scroll Compressor 吸气吸气排气排气工作过程工作过程主要由动、静涡旋体、主要由动、静涡旋体、吸、排气口组成。动吸、排气口组成。动静涡旋体间形成一系静涡旋体间形成一系列月牙形空间，动涡列月牙形空间，动涡旋体以静涡旋体的中旋体以静涡旋体的中心为旋转中心，以一心为旋转中心，以一定的旋转半径作无自定的旋转半径作无自转的回转平动，外圈转的

11、回转平动，外圈月牙形空间便会不断月牙形空间便会不断向中心移动，使容积向中心移动，使容积缩小。缩小。特点特点1. 零部件少。约为往复式的零部件少。约为往复式的40。驱动动涡盘运动的偏。驱动动涡盘运动的偏心轴可以高速旋转，因此涡旋式压缩机体积小、重量心轴可以高速旋转，因此涡旋式压缩机体积小、重量轻，约比往复式轻轻，约比往复式轻15。2. 容积效率高，因为相邻的月牙形空间之间的压差小，容积效率高，因为相邻的月牙形空间之间的压差小，泄漏少，无吸汽和排汽阀，阻力小，无余隙容积的再泄漏少，无吸汽和排汽阀，阻力小，无余隙容积的再膨胀。膨胀。3. 绝热效率高，在同样制冷量情况下，旋涡式比往复式绝热效率高，在同

12、样制冷量情况下，旋涡式比往复式约高约高10。 4. 动涡盘与主轴等运动部件的受力变化小，整机振动小。动涡盘与主轴等运动部件的受力变化小，整机振动小。5. 涡旋压缩机运转可靠，而且容易实现变转速运动和变涡旋压缩机运转可靠，而且容易实现变转速运动和变排量技术。排量技术。6. 要求加工精度高。要求加工精度高。5. 螺杆螺杆式压缩机式压缩机 Screw Compressor 比泽尔螺杆压缩机比泽尔螺杆压缩机喷油式螺杆压缩机喷油式螺杆压缩机1、阳转子、阳转子 2、阴转子、阴转子 3、机体、机体 4、滑动轴承、滑动轴承 5、止推轴承、止推轴承 6、轴封、轴封 7、平衡活塞、平衡活塞工作过程工作过程原理原理

13、：利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成蒸：利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成蒸汽的吸入、压缩和排出过程。汽的吸入、压缩和排出过程。每对齿槽空间每对齿槽空间都存在都存在着吸气、压缩、排气三个过程。在着吸气、压缩、排气三个过程。在不同齿槽空间不同齿槽空间，同时同时存在着吸气、压缩、排气三个过程。存在着吸气、压缩、排气三个过程。 （a）吸气）吸气（b）压缩）压缩（c）排气）排气双螺杆式单螺杆式 靠汽缸中一对含螺旋齿槽的转子相互啮合，造成由齿型空间形成的基元容积基元容积变化，进行制冷剂气体压缩。 由螺杆转子齿间凹槽、星轮和汽缸内壁组成独立基元容积，随着转子和星轮不断移动，基元容积大小发生周期性变化。

14、特点特点1. 适用于中型制冷量范围内，制冷量可以在适用于中型制冷量范围内，制冷量可以在10-100范范围内无级调节，但在围内无级调节，但在40以上负荷时的调节比较经济。以上负荷时的调节比较经济。2. 结构简单、紧凑，重量轻，无吸排气阀，易损件少，可结构简单、紧凑，重量轻，无吸排气阀，易损件少，可靠性高，检修周期长靠性高，检修周期长。3. 只有旋转运动，没有往复运动，因此压缩机的平衡性好，只有旋转运动，没有往复运动，因此压缩机的平衡性好，振动小，可以提高压缩机的转速振动小，可以提高压缩机的转速。无活塞式的液击和离无活塞式的液击和离心式的喘振现象。心式的喘振现象。4. 在低蒸发温度或高压缩比工况下

15、，用单级压缩仍然可正在低蒸发温度或高压缩比工况下，用单级压缩仍然可正常工作，且有良好的性能。这是由于螺杆式压缩机没有常工作，且有良好的性能。这是由于螺杆式压缩机没有余隙，没有吸排气阀，故在这种不利工况下仍然有较高余隙，没有吸排气阀，故在这种不利工况下仍然有较高的容积效率的容积效率。5. 噪声较大，以及需要设置一套润滑油分离、冷却、过滤噪声较大，以及需要设置一套润滑油分离、冷却、过滤和加压的辅助设备，造成机组体积大和加压的辅助设备，造成机组体积大。速度型压缩机速度型压缩机气体压力的增长是由气体的速度转化而气体压力的增长是由气体的速度转化而来来，即先使吸入的气流获得一定的高速，然，即先使吸入的气流

16、获得一定的高速，然后再使之缓慢下来，让其动量转化为气体的后再使之缓慢下来，让其动量转化为气体的压力升高，而后排出。可见，速度型压缩机压力升高，而后排出。可见，速度型压缩机中的中的压缩流程可连续进行压缩流程可连续进行，其流动是稳定的其流动是稳定的。离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机工作原理叶轮叶轮扩压室扩压室离心式制冷压缩机为速度型压缩机（属于透平机械），它依靠高速旋转的叶轮对气体做功，以及动能变化来提高气体的压力。叶轮进口处形成低压，气体由吸气管不断吸入，蜗壳处形成高压，最后引出压缩机外，完成吸气压缩排气过程。制冷剂蒸气由轴向吸入，沿半径方向甩出，故称离心式压缩机。1.2 制冷压缩机制冷压缩机的

17、分类的分类（1）按蒸发温度范围分类）按蒸发温度范围分类对于单级制冷压缩机，一般可按其工作蒸发对于单级制冷压缩机，一般可按其工作蒸发温度的范围，分为高温、中温和低温压缩机三种，温度的范围，分为高温、中温和低温压缩机三种，但其具体蒸发温度区域的划分并无定论，大致可但其具体蒸发温度区域的划分并无定论，大致可按如下分类：按如下分类：高温高温制冷压缩机：（制冷压缩机：（-100）中温中温制冷压缩机：（制冷压缩机：（-150）低温低温制冷压缩机：（制冷压缩机：（-40-15）（2）按制冷量分类）按制冷量分类按制冷量分大型550KW中型25-550KW小型-25KW微型1美国冷吨美国冷吨=3024千卡千卡/

18、小时（小时（kcal/h）=3.517千瓦（千瓦（KW） 1日本冷吨日本冷吨=3320千卡千卡/小时（小时（kcal/h）=3.861千瓦（千瓦（KW） 1马力（或马力（或1匹马功率）匹马功率）=735.5瓦（瓦（W）=0.7355千瓦（千瓦（KW） 1千卡千卡/小时（小时（kcal/h）=1.163瓦（瓦（W） 摄氏温度摄氏温度=（华氏（华氏F-32）5/9 1P=2.5KW=735.5W：注：注：2.5kw对应的是制冷量，而对应的是制冷量，而735.5w对应的是电对应的是电功率功率冷量单位冷量单位（3）按密封结构形式分类按密封结构形式分类由于制冷系统中的制冷剂是不容许泄漏的，由于制冷系统中

19、的制冷剂是不容许泄漏的，因此系统中凡与制冷剂接触的部件都应对外密封。因此系统中凡与制冷剂接触的部件都应对外密封。根据制冷压缩机采用的防泄漏方式和结构不同，根据制冷压缩机采用的防泄漏方式和结构不同，可分为三类：可分为三类：开启式：开启式：原动机独立于制冷剂系统之外。原动机独立于制冷剂系统之外。半封闭式：半封闭式：电动机和压缩机装在同一机体内共轴。电动机和压缩机装在同一机体内共轴。全封闭式：全封闭式：将连接在一起的压缩机和电动机组安将连接在一起的压缩机和电动机组安装在一个密闭的薄壁机壳中。装在一个密闭的薄壁机壳中。开启式开启式 Open-driven江苏省泰州商业机械总厂江苏省泰州商业机械总厂制冷

20、量制冷量较大较大活塞式活塞式离心式离心式使原动机使原动机独立于制独立于制冷剂系统冷剂系统之外的压之外的压缩机形式缩机形式称为开启称为开启式压缩机。式压缩机。制冷量较制冷量较大。可用大。可用于以氨为于以氨为工质的制工质的制冷系统中。冷系统中。开启式压缩机的特点 采用汽缸体-曲轴箱机体结构（整体铸造）； 利用轴封装置的隔离作用使原动机（电动机、燃气轮机、柴油机等）独立于制冷系统之外； 电动机无需耐制冷剂和耐油； 可用于以氨为工质的制冷系统； 密封性较差（轴封装置不可能实现绝对可靠密封，制冷剂的泄出和外界空气的渗入难以避免）； 运动噪音大； 易拆卸维修； 重量大，占地面积多； 通常制冷量较大。半半封

21、闭式封闭式 Semi-hermetic制冷量居制冷量居中等水平中等水平活塞式活塞式螺杆式螺杆式采用封闭式结采用封闭式结构，把电动机构，把电动机和压缩机连成和压缩机连成一整体，装在一整体，装在同一机体内共同一机体内共用一根主轴。用一根主轴。无轴封。电动无轴封。电动机与制冷剂和机与制冷剂和润滑油接触。润滑油接触。机体上各种端机体上各种端盖用垫片和螺盖用垫片和螺栓拧紧防漏，栓拧紧防漏，易于拆卸修理。易于拆卸修理。 采用汽缸体-曲轴箱机体结构（整体铸造）； 电动机与压缩机连成整体（取消轴封装置）； 电动机需耐制冷剂和耐油； 不可用于氨制冷系统（氨含有水分时腐蚀铜）； 机体密封面以法兰连接，易拆卸维修；

22、 制冷量居中。半封闭式压缩机的特点全全封闭式封闭式 Hermetic制冷量制冷量较小较小活塞式活塞式滚动转子式滚动转子式涡旋式涡旋式也采用封闭式结构，把也采用封闭式结构，把电动机和压缩机连成一电动机和压缩机连成一整体，装在同一机体内整体，装在同一机体内共用一根主轴。但连接共用一根主轴。但连接在一起的压缩机和电动在一起的压缩机和电动机组安装在一个密闭的机组安装在一个密闭的薄壁机壳中，机壳焊接薄壁机壳中，机壳焊接而成，不易拆卸修理，而成，不易拆卸修理，因而要求这类压缩机的因而要求这类压缩机的可靠性高，寿命长。可靠性高，寿命长。半、全封闭系统都不能半、全封闭系统都不能使用工质氨。使用工质氨。全封闭式

23、压缩机的特点 采用密闭薄壁机壳结构（焊接）； 电动机与压缩机连成整体（无轴封装置）； 体积小，重量轻； 不可用于氨制冷系统； 不易拆开维修，要求其可靠性高、使用寿命长； 制冷量较小。（3）按密封结构形式分类按密封结构形式分类（4）按制冷剂分类）按制冷剂分类制冷剂有机制冷剂压缩机无机制冷剂压缩机表表1-11.3 制冷压缩机制冷压缩机的的发展趋势发展趋势中国冰箱压缩机的发展1983 年起: 我国开始引进冰箱压缩机的生产技术和设备 1986 年底: 第一批采用引进技术和设备生产的压缩机投放市场 1990 年：我国冰箱压缩机生产行业已基本形成，当时压 缩机的产量全年不足300 万台 1995 年：18

24、 家主要企业总产量为855 万台 1996 年：12 家主要企业总产量为920 万台 2001 年底：冰箱压缩机产量达到了1500 万台 2005 年生产能力：2500 万台 性能系数从1.1 提高到1.7 左右 中国家用空调和空调压缩机的发展1978年：中国开始家用空调器，当年产量只有223台1980年：产量尚不足2万台1990年：产量为22万台1997年: 家用空调器750万台2000年：发展到1826万台2001年：达到2312万台（空调器压缩机产量达2076万台）2002年：空调压缩机产量达2800万台2003年:空调器产量：4812.5万台（包括外销），空调压缩机3570万台（包括外

25、销）2004年：压缩机表观消费量为4200万台，空调产量达4746万台中央空调压缩机发展现状在我国，中央空调用螺杆式与往复式压缩机机组的生产已经形成了中外企业平分秋色的局面。螺杆机组： 2000年为4,000台；2004年上升到8000台左右，其中大连冰山和烟台冰轮各生产了1000多台。往复机组： 2004年大连冰山和烟台冰轮生产的往复式压缩机冷水机组接近3000台之多（分别为1400多台），包括出口海外的机型。涡旋机组：多用于家用小型中央空调，一拖多为主要的运行方式。 因为涡旋式制冷压缩机的制冷量较小，单机冷量一般在6-45 kW 之间，且多为全封闭式，故中央空调采用多台涡旋式压缩机并联运行

26、。1.3 制冷压缩机制冷压缩机的的发展趋势发展趋势1. 种类的多样化发展种类的多样化发展: 以传统的活塞式为主要品种以传统的活塞式为主要品种, 离离心式、螺杆式、滚动转子式、涡旋式等都在被卓有心式、螺杆式、滚动转子式、涡旋式等都在被卓有成效地开发和应用；成效地开发和应用；2. 新型节能型：新型节能型：变频压缩机、直线电动机驱动的高速变频压缩机、直线电动机驱动的高速压缩机，喷液冷却等压缩机，喷液冷却等 ；3. 环保型：环保型：使用无氟和环保工质，低噪声和小振动等使用无氟和环保工质，低噪声和小振动等4. 高效率和高可靠性型：高效率和高可靠性型：结构改进和新机型的开发，结构改进和新机型的开发，如双转子式滚动活塞压缩机，摆转式压缩机、涡旋如双转子式滚动活塞压缩机，摆转式压缩机、涡旋式等的研发。式等的研发。5. 紧凑轻量化及模糊逻辑控制。紧凑轻量化及模糊逻辑控制。 CFCs和和HCFC