冷库制冷系统中活塞式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机的选型方法分析

1、毕业论文课题名称 系 别 机电工程系 专 业 制冷与冷藏技术 班 级 = 姓 名 、 学 号 2、 指导教师 、 目录摘要.4关键词.4Abstract.4Key words.41.活塞式制冷压缩机的结构及工作原理.51.1活塞式压缩机的分类.51.2活塞式制冷压缩机工作原理与过程.61.3活塞式制冷压缩机主要部件.61.4活塞式制冷压缩机润滑环系统.81.5活塞式制冷压缩机常见故障.92.螺杆式制冷压缩机的结构及工作原理.102.1螺杆式制冷压缩机主要部件.102.2螺杆式制冷压缩机工作原理.112.3螺杆压缩机的润滑系统.112.4螺杆压缩机常见故障.133.活塞式压缩机与螺杆式压缩机性能

2、比较.133.1活塞式压缩机实际输气量与能量调节.133.2螺杆式压缩机实际输气量与能量调节.173.3带经济器的螺杆压缩机系统.194.冷库的分类与发展前景.194.1冷库分类与要求.194.2冷库压缩机性能比较.214.3 压缩机的选型计算.24参考文献.26致谢.27摘要 随着经济的发展冷链的扩张各地冷库需求不断的增加，冷库的建设迫在眉睫，冷库的设备选型与日常生产运行直接关系着经济效益。本文通过对不同类型的压缩机进行工作原理、工作过程、主要零部件、常见故障以及输气量、能量调节的方法的描述与概论，然后对不同压缩机性能分析与综合比较，为冷库压缩机提供了关键性数据。关键词 活塞压缩机 螺杆压缩

3、机 能量调节 性能Abstract1.活塞式制冷压缩机的结构及工作原理1.1活塞式压缩机分类按所采用的工质分类，一般有氨压缩机和氟利昂压缩机两种。按压缩级数分类，有单级压缩和两级压缩。单级压缩机是指压缩过程中制冷剂蒸气由低压至高压只经过一次压缩。而所谓的两级压缩机，压缩过程中制冷剂蒸气由低压至高压要连续经过两次压缩。按作用方式分类，有单作用压缩机和双作用压缩机。其制冷剂蒸气仅在活塞的一侧进行压缩，活塞往返一个行程，吸气排气各一次。而双作用压缩机制冷剂蒸气轮流在活塞两侧的气缸内进行压缩，活塞往返一个行程，吸、排气各两次。所以同样大小的气缸，双作用压缩机的吸气量较单作用的大。但是由于双作用压缩机的

4、结构较复杂，因而目前大都是采用单作用压缩机。 图1-1 压缩机气缸布置形式（a）卧式；（ b）直立式；（ C）V型；（d）W型；（e）扇形（s）型；（f）星形按制冷剂蒸气在气缸中的运动分类，有直流式和逆流式。所谓直流式是指制冷剂蒸气的运动从吸气到排气都沿同一个方向进行，而逆流式，吸气与排气时制冷剂蒸气的运动方向是相反的。从理论分析来看，直流式与逆流式相比，由于蒸气在气缸中温度及比容的变化较少，故直流式性能较好。但是由于直流式压缩机的进汽阀需装在活塞上，这样便相对增加了活塞的长度和重量，因而功的消耗就增加、检修也麻烦，所以目前生产的压缩机大都采用逆流式型压缩机等。立式压缩机气缸中心线呈垂直位置而

5、卧式压缩机气缸中心线是水平的。V型、W型和S型是高速、多缸、现代型压缩机，其速度一般为9601440转/分，气缸数目多为2、4、6、8 四种，其中如图1-1，字母表示气缸的排列形式。活塞式制冷压缩机，根据其结构特征，还可分为开启式、半封闭式和全封闭式三种。虽然构造各异，但它们之间也有许多共同之处，只是其结构特征不同。开启式制冷压缩机的结构特征在于：压缩机的动力输入轴伸出机体外，通过联轴器或皮带轮与电动机联结，并在伸出处用轴封装置密封。目前，氨压缩机和容量较大的氟利昂压缩机都采用这种结构形式。半封闭式制冷压缩机的结构特点是：压缩机与电动机共用一主轴，并共同组装于同一机壳内，但机壳为可拆式，其上开

6、有各种工作孔用盖板密封。全封闭式制冷压缩机的结构特点在于：压缩机与其驱动电动机共用一个主轴，二者组装在一个焊接成型的密封罩壳中。这种压缩机结构紧凑，密封性好，使用方便，振动小、噪音小，广泛使用在小型自动化制冷和空调装置中。1.2活塞式制冷压缩机工作原理与过程当曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀

7、打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失（即理想工作过程），则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和压缩过程、排气过程，即完成一个工作循环。吸气过程通过活塞的移动，气缸内容积增大，压力降低，于是吸气管内制冷剂蒸汽顶开吸气阀而进入气缸内直到活塞最大行程另一端。压缩过程 活塞从下止点向上运动，吸、排汽阀处于关闭状态，气体在密闭的气缸中被压缩，由于气缸容积逐渐缩小，则压力、温度逐渐升高直至气缸内气体压力与排气压力相等。压缩过程一般被看作是等熵过程。排气过程 活塞继续向上

8、移动，致使气缸内的气体压力大于排气压力，则排气阀开启，气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸进入排气管道，直至活塞运动到上止点。此时由于排气阀弹簧力和阀片本身重力的作用，排气阀关闭排气结束。至此，压缩机完成了一个由吸气、压缩和排气三个过程组成的工作循环。此后，活塞又向下运动，重复上述三个过程，如此周而复始地进行循环。这就是活塞式制冷压缩机的理想工作过程与原理。1.3活塞式制冷压缩机主要部件活塞式制冷压缩机主要由机体、缸盖、侧盖、曲轴、连杆组件、活塞组件、气阀、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统等部件组成。机体机体：包括汽缸体和曲轴箱两部分，一般采用高强度灰铸铁（HT20-40）铸成一个整体。

9、它是支承汽缸套、曲轴连杆机构及其它所有零部件重量并保证各零部件之间具有正确的相对位置的本体。汽缸采用汽缸套结构，安装在汽缸体上的缸套座孔中，便于当汽缸套磨损时维修或更换。因而结构简单，检修方便。缸盖、侧盖缸盖:制冷压缩机的缸盖起着对气缸上部进行密封的作用，它和机体排气阀一起形成压缩机的排气腔。侧盖:用以密封曲轴箱两侧的窗孔。两侧盖上一般分别装有油面指示器和油冷却器，用来检测曲轴箱油面是否在正常高度及冷却润滑油。1.34曲轴曲轴：曲轴是活塞式制冷压缩机的主要部件之一，传递着压缩机的全部功率。其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动。曲轴在运动时，承受拉、压、剪切、弯曲和扭转

10、的交变复合负载，工作条件恶劣，要求具有足够的强度和刚度以及主轴颈与曲轴销的耐磨性。故曲轴一般采用40、45或50号优质碳素钢锻造，但现在已广泛采用球墨铸铁（如QT501.5与QT602等）铸造。连杆组件连杆：连杆是曲轴与活塞间的连接件，它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对汽体做功。连杆包括连杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓。 连杆体在工作时承受拉、压交变载荷，故一般用优质中碳钢锻造或用球墨铸铁（如QT4010）铸造，杆身多采用工字形截面且中间钻一长孔作为油道。连杆小头通过活塞销与活塞相连，销孔中加衬套以提高耐磨、耐冲击能力。连杆小头衬套常用锡磷青铜ZQSn10

11、-1做成整体筒状，外圆面车有环槽并钻有油孔，内表面开有轴向油槽。连杆大头与曲轴连接。连杆大头一般做成剖分式，以便于装拆和检修。为了改善连杆大头与曲柄销之间的磨损状况，大头孔内一般均装有轴承合金轴瓦即连杆大头轴瓦。连杆大头轴瓦分薄壁和厚壁两种，系列制冷压缩机都采用薄壁轴瓦。轴瓦的上瓦与连杆油孔相应的地方也开有油孔。连杆螺栓用于连接剖分式连杆大头与大头盖。连杆螺栓是曲柄连杆机构中受力严重的零件，它不仅受反复的拉伸且受振动和冲击作用，很容易松脱和断裂，以致引起严重事故。所以对连杆螺栓的设计、加工、装配均有严要求。连杆螺栓常用40Cr、45Cr钢等制造，且采用细牙螺纹，其安装时要求有一定的预紧力，以免

12、在载荷变化时连杆大头上下瓦和曲柄销之间松动敲击，加速机器零件的损坏。活塞组件活塞可分为筒形和盘形两大类。我国系列制冷压缩机的活塞均采用筒形结构，它由顶部、环部和裙部三部分组成。活塞顶部组成封闭汽缸的工作面。活塞环部的外圆上开有安装活塞环的环槽，环槽的深度略大于活塞环的径向厚度，使活塞环有一定的活动余地。活塞裙部在汽缸中起导向作用并承受侧压力。活塞的材料一般为铝合金或铸铁。灰铸铁活塞过去在制冷压缩机中应用较广，但由于铸铁活塞的质量大且导热性能差，因此，近年来系列制冷压缩机的活塞都采用铝合金活塞。铝合金活塞的优点是质量轻、导热性能好，表面经阳极处理后具有良好的耐磨性。但铝合金活塞比铸铁活塞的机械强

13、度低、耐磨性差也差。活塞销是用来连接活塞和连杆小头的零件，在工作时承受复杂的交变载荷。活塞销的损坏将会造成严重的事故，故要求其有足够的强度、耐磨性和抗疲劳、抗冲击的性能。因此，活塞销通常用20号钢、20Cr钢或45号钢制造。活塞环包括汽环和油环。汽环的主要作用是使活塞和汽缸壁之间形成密封，防止被压缩蒸气从活塞和汽缸壁之间的间隙中泄漏。为了减少压缩汽体从环的锁口泄漏，多道汽环安装时锁口应相互错开。油环的作用是布油和刮去汽缸壁上多余的润滑油。汽环可装一至三道，油环通常只装一道且装在汽环的下面，常见的油环断面形状有斜面式和槽式两种，斜面式油环安装时斜面应向上。气阀、轴封汽阀是压缩机的一个重要部件，属

14、于易损件。它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输汽量、功率损耗和运转的可*性。汽阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排气阀各启闭一次，从而控制压缩机并使其完成吸气、压缩、排气等四个工作过程。由于阀门启闭工作频繁且对压缩机的性能影响很大，因此汽阀需满足如下要求：气体流过阀门时的流动阻力要小，要有足够的通道截面，通道表面应光滑，启闭及时、关闭严密，坚韧、耐磨。轴封：轴封的作用在于防止制冷剂蒸汽沿曲轴伸出端向外泄漏，或者是当曲轴箱内压力低于大气压时，防止外界空气漏入。因此，轴封应具有良好的密封性和安全可*性、且结构简单、装拆方便、并具有一定的使用寿命。 轴封装置主要有机械式和填料式两种

15、。目前常用的机械式轴封主要有摩擦环式和波纹管式。其中，国产系列活塞式制冷压缩机大都采用摩擦式轴封，这种轴封由活动环(摩擦环）、固定环、弹簧及弹簧座、压圈和两个“0”形耐油橡胶圈所组成。活动环槽内嵌一橡胶密封圈并与活动环一同套装在轴上，在弹簧力和压圈的作用下，活动环与橡胶圈一同被压紧在轴上且使活动环紧贴在固定环上。工作时弹簧座与弹簧、轴上橡胶密封圈及活动环随同曲轴一起转动，固定环及其上的橡胶圈则固定不动。故工作时活动环和固定环作相对运动，紧贴的摩擦面起防止制冷剂往外泄漏的密封作用，轴上橡胶圈用来密封轴与活动环之间的间隙，固定环上的耐油橡胶密封圈起防止轴封室内润滑油外泄的作用。1.4活塞式制冷压缩

16、机润滑环系统润滑的作用润滑是压缩机中的重要问题之一，它不仅影响到压缩机的性能指标，而且跟压缩机的寿命、可靠性、安全性也直接相关。润滑的作用如下：1）使摩擦表面(即轴与轴承、活塞环与气缸壁等运动部件接触面)被油膜分隔，形成液体摩擦或半干摩擦，从而降低压缩机的摩擦功、摩擦热和零件的磨损，提高压缩机的机械效率，增加压缩机的可靠性和耐久性。2)对摩擦表面起冷却和清洁作用。带走摩擦热，使摩擦表面温度不致过高,带走磨屑，改善摩擦表面的工作情况。3)润滑油充满活塞与气缸的间隙和轴封的摩擦表面，增强密封作用。4) 利用压力润滑系统中的压力油，可以作为操纵能量调节机构的动力。润滑方式压缩机的润滑方式可分为飞溅润

17、滑和压力润滑两种类型。飞溅润滑是利用运动零件的机械作用，将润滑油送至需要的摩擦表面，半封闭压缩机就有很多的采用飞溅润滑。一方面在连杆大头下端装设甩油勺，将曲轴箱中的油甩向气缸镜面，润滑活塞与气缸壁之间的摩擦表面；另一方面，在电动机一端的轴上装有甩油盘，将油甩起并收集在电动机侧端盖的集油小室上，通过曲轴中的油道，润滑主轴承和连杆轴承。在某些小型立式开启式压缩机中，飞溅润滑仅依靠曲柄连杆机构的运动来实现。压力润滑系统式利用油泵产生的油压，将润滑油通过输油管道输送到需要润滑的各摩擦面，润滑油压力和流量可以按照给定要求实现，因而油压稳定，油压充足，还能对润滑油进行滤清和冷却处理，故润滑效果良好，大大提

18、高了压缩机使用寿命、可靠性和安全性。在我国中、小型制冷压缩机系列中和非标准大型制冷压缩机中均广泛采用压力润滑方式。1.4.3润滑系统图如图1-2图1-21.5活塞式制冷压缩机常见故障液击液击是往复式压缩机的致命杀手，往往会在很短时间内造成阀片破碎、连杆和曲轴弯曲甚至断裂。液击是由回液、带液启动等引起的，是系统问题在压缩机上的表现。提升制冷系统的设计、施工和维护技巧可以从根本上防止液击的发生，正确选择和安装膨胀阀、气液分离器、热气旁通阀和曲轴箱电热器、定时化霜、以及避免库温频繁波动是防止回液的具体措施。吸气阀片断裂 压缩机是压缩气体的机器。通常，活塞每分钟压缩气体1450次（半封压缩机

19、）或2900次（全封压缩机），即完成一次吸气或排气过程的时间为0.02秒甚至更短。阀板上的吸排气孔径的大小以及吸排气阀片的弹性与强度均是按照气体流动而设计的。从阀片受力角度讲，气体流动时产生的冲击力是比较均匀的。液体的密度是气体的数十甚至数百倍，因而液体流动时的动量比气体大得多的，产生的冲击力也大得多。吸气中夹杂较多液滴进入气缸时的流动属于两相流。两相流在吸气阀片上产生的冲击不仅强度大而且频率高，就好像台风夹杂着鹅卵石敲打在玻璃窗上，其破坏性是不言而喻的。吸气阀片断裂是液击的典型特征和过程之一。连杆断裂 压缩行程的时间约0.02秒，而排气过程会更短暂。气缸中的液滴或液体必须在如此短的

20、时间内从排气孔排出，速度和动量是很大的。排气阀片的情况与吸气阀片相同，不同之处在于排气阀片有限位板和弹簧片支撑，不容易折断。冲击严重时，限位板也会变形翘起。压缩机抱轴、卡缸压缩机如果失油或有杂质进入往往会引起抱轴或卡缸，其故障现象为，通电后压缩机不运转，保护器动作。 压缩机吸、排气阀关闭不严如果压缩机的吸、排气阀门损坏，即使制冷剂充足系统也不能建立高低压或难以建立合格的高低压，系统不制冷或制冷效果很差。 压缩机的震动和噪音这类问题在维修工作中经常发生，一般对制冷性能并没有多大影响，但会使用户感觉不正常，引起的原因往往是管道和机壳相碰、压缩机的固定螺栓松动和减震块脱落等。 热保护器损坏热保护器是

21、压缩机的附件，故障一般为断路或动作温度点变小。断路会引起压缩机不工作；动作温度点变小会引起压缩机工作一段时间后就停机并反复如此，该问题往往容易和绕组匝间轻微短路相混淆，区别是热保护器损坏时工作电流是正常的，绕组短路时电流偏大。 2.螺杆式制冷压缩机的结构及工作原理2.1螺杆式制冷压缩机主要部件螺杆式制冷压缩机主要由机壳、转子、轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置等组成。 机壳般为剖分式，由机体、吸气端座及排气端座等三部分用螺栓连接组成。机体内腔横断面为双圆相交的横8字形，与置于其内的两个啮合转子的外圆柱面相适合。 转子为一对互相啮合的螺杆，其上具有特殊的螺旋齿形。其中凸齿形的称为阳螺杆(或称阳转

22、子)，凹齿形的称为阴螺杆(或称阴转子)。阳螺杆与阴螺杆的齿数比，一般为4:6(大流量的压缩机齿数比可为3:4，当压缩比高达20时，齿数比可采用6:8)。多数情况下，阳螺杆与电动机直接连接，称为主动转子，阴螺杆为从动转子，故阳螺杆多为四头右旋，阴螺杆多为六头左旋。为了使螺杆式制冷压缩机系列化，零件标准化和通用化，我国有关部门规定，螺杆的公称直径为63、80、100、125、160、200和315mm7种，其长径比分为1.0和1.5两种。 轴承与轴封螺杆式制冷压缩机的阴、阳螺杆均由滑动轴承(主轴承)和向心推力球轴承支承。主轴承用柱销正确安装固定在吸、排气端座内，止推轴承在排气侧阳、阴螺杆上各装有两

23、只，以承受一定的轴内力。螺杆式制冷压缩机的轴封也多采用摩擦环式机械密封器，安装在主动转子靠联轴器端轴上，其结构和原理同活塞式制冷压缩机的轴封相同。平衡活塞由于结构上的差异，因吸、排气侧之间的压力差所引起的，作用在阳螺杆上的轴向合力，比作用在阴螺杆上的轴向合力大得多。因此，阳螺杆上除装设止推轴承外，还增设油压平衡活塞，以减轻阳螺杆对滑动轴承端面的负荷，减轻止推轴承所承受的轴向力。 能量调节装置由滑阀、油缸、油活塞、四通电磁换向阀及油管路等组成。活塞装在气缸壁下部两圆交汇处，改变滑阀的位置，即可起调节制冷量的作用。 螺杆式制冷压缩机工作时，齿间基元容积作周期性变化，从而使汽体沿转子轴向移动过程中完

24、成吸汽，压缩和排气过程2.2螺杆式制冷压缩机工作原理螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子，并借助于包围这一对转子四周的机壳内壁的空间完成的。当转子转动时，转子的齿、齿槽与机壳内壁所构成的呈“V”字形的一对齿间容积称为基元容积，其容积大小会发生周期性的变化，同时它还会沿着转子的轴向由吸气口侧向排气口侧移动，将制冷剂气体吸入并压缩至一定的压力后排出。 图2-1其中，a、b、c为从转子吸气侧（一般在转子上方）视图，表示了基元容积从吸气开始到吸气结束的过程；d、e、f为从转子排气侧（一般在转子下方）视图，表示了基元容积从开始压缩到排气结束的过程。在两转子的吸气侧（图中a、b、c所

25、示的转子上部），齿面接触线与吸气端之间的每个基元容积都在扩大，而在转子的排气侧（图中d、e、f所示的转子上部），齿面接触线与排气端之间的基元容积却逐渐缩小。这样，使每个基元容积都从吸气端移向排气端。下面以图2-1中所示某V形基元容积，说明螺杆式制冷压缩机的工作过程。吸气过程齿间基元容积随着转子旋转而逐渐扩大，并和吸入孔口连通，气体通过吸入孔口进入齿间基元容积，称为吸气过程。当转子旋转一定角度后，齿间基元容积越过吸入孔口位置与吸入孔口断开，吸气过程结束。值得注意的是，此时阴、阳转子的齿间基元容积彼此并不连通。压缩过程压缩开始阶段主动转子的齿间基元容积和从动转子的齿间基元容积彼此孤立地向前推进，称

26、为传递过程。转子继续转过某一角度，主动转子的凸齿和从动转子的齿槽又构成一对新的V形基元容积，随着两转子的啮合运动，基元容积逐渐缩小，实现气体的压缩过程。压缩过程直到基元容积与排出孔口相连通的瞬间为止，此刻排气过程开始。排气过程由于转子旋转时基元容积不断缩小，将压缩后具有一定压力的气体送到排气腔，此过程一直延续到该容积最小时为止。随着转子的连续旋转，上述吸气、压缩、排气过程循环进行，各基元容积依次陆续工作，构成了螺杆式制冷压缩机的工作循环。 由上可知，两转子转向相迎合的一面，气体受压缩，称为高压力区；另一面，转子彼此脱离，齿间基元容积吸入气体，称为低压力区。高压力区与低压力区由两个转子齿面间的接

27、触线所隔开。另外，由于吸气基元容积的气体随着转子回转，由吸气端向排气端作螺旋运动。因此，螺杆式制冷压缩机的吸、排气孔口都是呈对角线方式布置的。2.3螺杆压缩机的润滑系统2.4螺杆压缩机常见故障压缩机在运转中突然停机造成压缩机在运转中突然停机的原因有：1）吸气压力过低，低于压力继电器的低压下限值；2）排气压力过高，引起高压继电器动作断电；3）油压过低，油压继电器动作继电；4）电动机过载，热继电器动作继电；排气压缩过高排气压缩过高的原因有：1)水冷冷凝器冷却水量不足或风冷冷凝器的冷却风量不足；2）冷凝器管簇表面水垢过厚或油污太厚，造成散热困难；3）制冷系统内有空气；4）制冷剂灌注过多；5)排气管道

28、中阀门发生故障，造成压力过高；3.活塞式压缩机与螺杆式压缩机性能3.1活塞式压缩机实际输气量与能量调节活塞缩机实际工作过程1)压缩机中的压力降 2)制冷剂的受热 3)气阀运动规律不完善带来的效率下降。4)制冷剂泄漏的影响。5)再膨胀的影响 6)压缩过程偏离等熵过程 7)压缩过程的过压缩和欠压缩。8)润滑油循环量的影响。9)压缩机的机械摩擦损失和内置电动机(封闭式压缩机)的电动机损失。内容积比固定的压缩机的附加功损失在那些具有固定内容积比的容积型压缩机中，在工作中会发生过压缩和欠压缩的压缩过程。内容积比V是指这类压缩机吸汽终了的最大容积V1与压缩终了的容积V2的比值，即内压力比 工作容积内压缩终

29、了压力P2与吸汽压力P1的比值，称为内压力比 附加功损失内压力比与外压力比不相等时，会产生附加功损失。讨论三种情况：Pd>P2 Pd = P2。 Pd<P2 。如图2-2由此，当压缩机内压缩终了压力与排汽管内气体的压力不相等，即内压力比与外压力比不等时，将产生附加功损失，从而降低压缩机的指示效率。所以，应力求压缩机的实际运行工况与设计工况相等或接近，以使压缩机获得运行的高效率。图2-2制冷压缩机的基本性能参数实际输气量在一定工况下，单位时间内由吸气端输送到排气端的气体质量称为在该工况下的压缩机质量输气量qma，单位为kg/h。 输汽系数 压缩机的实际输汽量与理论输汽量之比称为输汽系

30、数。 它用于衡量容积型压缩机气缸工作容积的有效利用程度。制冷量所谓压缩机的制冷量，就是压缩机在一定的运行工况下，在单位时间内被它抽吸和压缩输送的制冷工质在蒸发制冷过程中从低温热源（被冷却的物体）中所吸取的热量。在给定工况下压缩机的制冷量Q0可用下式计算。即： Q0 = qmaq 0 = qvtqv kW 输汽系数及其影响因素由于余隙容积，吸汽和排汽压力损失，汽体与汽缸壁之间的热量交换以及泄漏等因素的影响。压缩机的实际输汽量总是小于它的理论排汽量。压缩机的实际输汽量qVa与理论输汽量qV t的比值，称为压缩机的输汽系数，即输汽系数综合了影响压缩机实际排汽量的各种因素，是评价压缩机性能的一个重要指

31、标，输汽系数越小，表示压缩机的实际排汽量与理论排汽量相差越大。显然，压缩机的输汽系数值总是小于1的。输汽系数可以写成容积系数v、压力系数p、温度系数t和泄漏系数l 乘积形式，即： 容积系数V、它反映了压缩机中余隙容积的存在对压缩机输气量的影响。由理论分析和推导可知，容积系数V、可由下式进行计算： pC对V的影响较小，可以略去不计，则式可以简化为压力系数它反映了吸气压力损失对压缩机输气量的影响。经推导和分析可知，可用下式表示： 温度系数 T它反映在吸气过程中，因气体的预热对输气量的影响。吸入气体与壁面的热交换是一个复杂的过程，与制冷剂的种类、压缩比、气缸尺寸、压缩机转速、气缸冷却情况等因素有关。

32、T的数值通常用经验公式计算。对于开启式压缩机为 对于封闭式制冷压缩机为 泄漏系数 它反映压缩机工作过程中由于泄漏而引起的对输气量的影响。泄漏是的大小与压缩机的制造质量、磨损程度、气阀设计、压力差大小等因素有关。对于高速多缸压缩机的输气系数，可由上述四个系数的乘积求出，也可由试验结果整理出来的经验公式求出。例如日本的木村亥之助推荐的经验公式(简称木村公式)如下当转速大于720r/min，c = 3% 4%时 活塞式压缩机的能量调节方法压缩机制冷量的大小与运转情况有关。当外界条件或被冷却对象的负荷发生变化时，为了既保持室(库)内所需要的低温，又要实现经济运行，就必须根据外界条件的变化，调节压缩机的

33、产冷量，也应是调节输气量，使其和当时的外界负荷相适应。1.压缩机的间歇运行在小型制冷机中，经常采用使压缩机间歇运行的方法来实现调节室(库)温的目的。这种能量调节方法只用于功率10kW设备中，对于容量较大的压缩机，机器的频繁开停不仅能量损失较大，而且影响机器的寿命和供电回路中电压的滤去，影响其它设备的正常工作。2.旁通调节调节主要原理是将吸、排气腔连通，压缩机排气直接返回吸气腔，实现输气量调节。图2-41所示装置为在压缩机内部旁通调节输气量的装置3.顶开吸气阀片调节图2-3目前我国缸径在70mm以上的高速多缸制冷压缩机，广泛采用顶开吸气阀片的办法来调节输气量。它的工作原理是：调节机构将压缩机的吸

34、气阀片强制顶离阀座，使吸汽阀始终处于开启状态。压缩机吸气过程中，低压蒸汽从吸气阀吸入，压缩过程中因压力无法升高，排气阀始终处于关闭状态，低压蒸气又通过吸汽阀重新回到吸气腔，因而使该气缸的输气量为零，达到输气量调节的目的。由于吸气阀片关闭时阀座密封面所在位置不同，顶开的方式也不同。A.当吸气阀片密封面在吸气阀片上面时，需将吸气阀片向下顶开。B.当吸气阀的阀座密封面在阀片下面时，需将吸气阀片向上顶开。4.变速调节可分为有级变速调节和无级变速调节两种调节方法。有级变速通过改变电动机的级对数实现。无级变速的压缩机，它的电动机转速通过改变输入电动机的电源频率而改变。变转速压缩机采用变频的方法后，其输气量

35、的调节更适应用户的需要。变转速压缩机产生的技术问题较多，如润滑问题、气阀问题、变频器的生产和成本等，均需妥善解决。3.2螺杆式压缩机实际输气量与能量调节螺杆式压缩机输气量的计算理论输气量为单位时间内阴、阳转子转过的齿间容积之和，即 压缩机两转子的啮合旋转，相当于齿轮的啮合传动，因此z1n1=z2n2 又 V1=A01L V2=A02L则压缩机理论输气量可写成 令 则压缩机理论输气量可写成 Cn¾¾面积利用系数，是由转子齿形和齿数所决定的常数。A. 直径和长度尺寸相同的两对转子，面积利用系数大的一对转子，其输气量大，反之输气量小。B. 相同输气量的螺杆压缩机，面积利用系数大的

36、转子，机器外形尺寸和质量可以小些。C. 几种齿形的面积利用系数如表2-1所示。表 2-1 几种齿形的面积利用系数齿形名称SRM对称齿形SRM不对称齿形单边不对称齿形X齿形Sigma齿形CF齿形阴阳转子齿数比z2: zl6:46:46:46:46:56:5面积利用系数Cn0.4720.520.5210.560.4170.595当转子的扭转角大到某数值时，致使转子的齿间容积不能完全充气。考虑这一因素对压缩机输气量的影响，用扭角系数Cf表征。表2-2列出了阳转子扭转角f1与Cf的对应关系。表2-2阳转子扭转角f1与Cf的对应值扭转角f1/（°）240270300扭角系数Cf0.9990.9

37、890.971由于泄漏、气体受热等，螺杆式制冷压缩机的实际输气量，低于它的理论输气量，用输气系数表征影响吸气量的损失。当考虑到压缩机的输气系数hV时，其实际输气量qva为 影响输气系数的主要因素泄漏气体通过间隙的泄漏，可分为外泄漏和内泄漏两种，外泄漏影响输气系数，内泄漏仅影响压缩机的功耗。吸气压力损失气体通过压缩机吸气管道和吸气孔口时，产生气体流动损失，吸气压力降低，比体积增大，相应地减少了压缩机的吸气量，降低了压缩机的输气系数。预热损失在吸气过程中，气体受到吸气管道、转子和机壳的加热而膨胀，相应地减少了气体的吸入量，降低了压缩机的输气系数。螺杆式压缩机输气量调节螺杆式制冷压缩机输气量调节的方

38、法主要有吸入节流调节、转停调节、变频调节、滑阀调节、柱塞阀调节等。目前使用较多的为滑阀调节和塞柱阀调节。5.滑阀调节工作原理 即通过改变转子的有效工作长度，来达到输气量调节的目的。螺杆式制冷压缩机的输气量调节范围一般为10%100% 内的无级调节。调节过程中，功率与输气量在50%以上负荷运行时几乎是成正比例关系，但在50%以下时，性能系数则相应会大幅度下降。调节机构的组成 输气量调节机构由三部分组成：第一部分包括滑阀、滑阀顶杆、油活塞、液压缸、压缩弹簧及端座；第二部分为输气量调节指示器；第三部分为油路及输气量调节控制阀。调节过程 滑阀轴向移动的动作是根据吸气压力和温度，通过液压传动机构来完成的

39、，图3-20表示电磁换向阀组控制输气量调节滑阀的工作情况。6.塞柱阀调节图2-4表示了塞柱阀调节输气量的工作原理。塞柱阀的启闭是通过电磁阀控制液压泵中油的进出来实现的。塞柱阀调节输气量只能实现有级调节。这种调节方法在小型、紧凑型螺杆压缩机中常常可以看到。7.内容积比调节由于压缩机内压缩终了的压力pcyd往往同排气腔内的压力pdk不相等，造成了附加功损失。为此，有必要进行内容积比调节来实现pcyd等于pdk，以适应压缩机在不同工况下的高效运行。内容积比调节机构的目的：就是通过改变径向排气孔口的位置来改变内容积比，以适应不同的运行工况。一般生产厂根据压缩机应用中的常用工况要求，提供不同内容积比的压

40、缩机供选择，以适应不同的内容积比的要求。我国内容积比推荐值有2.6、3.6、5三种，以适应高温、中温及低温等不同蒸发温度的要求。另外，对于工况变化范围大的机组，有必要实现内容积比随工况变化进行无级自动调节。3.3带经济器的螺杆压缩机系统在机壳或端盖的适当位置开设补气口，使转子基元容积在压缩过程的某一转角范围，与补气口相通，使系统中增设的中间容器内的闪发性气体，通过补气口进入基元容积中。这样，单级螺杆式制冷压缩机按双级制冷循环工作，达到节能的效果。此增设的中间容器称为经济器。带经济器的制冷系统有一级节流和二级节流两种形式，如图3-36所示。对于一级节流系统如图3-36a所示。 a)一级节流制冷系

41、统 b)二级节流制冷系统图2-51压缩机 2油分离器 3冷凝器 4贮液器 5经济器6蒸发器 7、8节流阀 9油冷却器对于二级节流系统如图3-36b所以示。另外，带经济器的螺杆式制冷压缩机有较宽的运行范围，单级压力比大，卸载运行时能实现最佳运行；加工基本与单级螺杆式制冷压缩机相同，制冷系统中阀门和设备增加不多，故目前应用越来越广泛。4.冷库的分类与发展前景4.1冷库分类冷库，一般是指用各种设备制冷、可人为控制和保持稳定低温的设施。它的基本组成部分是：制冷系统；电控装置；有一定隔热性能的库房；附属性建筑物等。冷库主要用于食品的冷冻加工及冷藏，它通过人工制冷，使室内保持一定的低温。冷库的墙壁、地板及

42、平顶都敷设有一定厚度的隔热保温材料，以减少外界传热。为减少吸收太阳辐射能，冷库外墙表面一般涂成白色或浅颜色因而冷库建筑与一般工业民用建筑不同，有它独特的结构。冷库建筑要防止水蒸气的扩散和空气的渗透。室外空气侵入时增加冷库耗冷量，还带入水分，水分凝结引起隔热结构受潮冻结损坏，所以要设置防潮隔热层使冷库具有良好密封性和防潮隔汽性。冷库的地基受低温的影响，土壤中的水分易被冻结。因土壤冻结后体积膨胀，会引起地面破裂及整个建筑结构变形。为此，低温冷库地坪除要有有效的隔热层外，隔热层下还必须进行处理，以防止土壤冻结。总的来说，冷库建筑是以其严格的隔热性、密封性、防潮隔汽性、坚固性和抗冻性来保证建筑物的质量

43、。按结构形式分类土建冷库这是目前建造较多的一种冷库，可建成单层或多层这类冷库的主体结构和地下荷重结构都用钢筋凝土，其维护结构的墙体都采用砖砌而成。装配式冷库（活动冷库）这类冷库的主体结构（柱、梁、屋顶）都采用轻钢结构，其围护结构的墙体使用预制的复合隔热板组而成。隔热材料采用硬质聚氨酯泡塑料和硬质聚苯乙烯泡沫塑料等。此类冷库还可称为组合式冷库、组合冷库、拼装式冷库、装配式活动冷库。此类还细分为：玻璃钢装配式冷库、玻璃钢活动冷库、不锈钢活动冷库、彩钢装配式活动冷库等。按使用性质分类生产性冷库它们主要建在食品产地附近、货源较集中的地区和渔业基地，通常是作为鱼类加工厂、内类加工厂、禽蛋加工厂、蔬菜加工

44、厂，各类食品加工厂等企业的一个重要组成部分。这尖冷库配有相应的屠宰车间、理鱼间、整理间，设有较大的冷却、冻结能力和一定的冷藏容量，食品在此进行冷加工后经过短期储存即运往销售地区，直接出口或运至分配性冷藏库作长期的储藏。分配性冷库它们主要建在大中城市、人口较多的工矿区和水陆交通枢纽，专门储藏经过冷加工的食品，以供调节淡旺季节、提供外贸出口和作长期储备之用。它的特点是冷藏容量大并考虑多品种食品的储藏，其冻结能力较小，仅用开长距离调入冻结食品在运输过程中软化部分的再冻及当地小批量生鲜食品的冻结。零售性冷库这类冷库一般建在工矿企业或城市大型副食品店、菜场内，供临时储存零售食品之用，其特点是库容量小、储

45、存期短，其库温则随使用要求不同而异。在库体结构上，大多采用装配式组合冷库。按规模大小分类 大型冷库此类冷库冷藏容量在10 000t以上，生产性冷库的冻结能力在120160t/d范围内，分配性冷库的冻结能力在4080t/d范围内。中型冷库此类冷库冷藏容量在10 0001 000t范围内，生产性冷库的冻结能力在40120t/d范围内，分配性冷库的冻结能力在2060t/d范围内。小型冷库此类冷库的冻结能力在1 000t以下，生产性冷库的冻结能力在2040t/d范围内，分配性冷库的冻结能力在20t/d以4.1.2按冷库制冷设备选用工质分类氨冷库此类冷库制冷系统使用氨作为制冷剂。氟利昂冷库此类冷库制冷系

46、统使用氟利昂作为制冷剂。按使用库温要求分类高温冷库L级55，主要用来储藏果蔬、蛋类、药材、木材保鲜、干燥等。又称冷却库，库温一般控制在不低于食品汁液的冻结温度。冷却库或冷却间的保持温度通常在0°C左右，并以冷风机进行吹风冷却。 中温冷库D级1018，主要用来储藏肉类、水产品及适合该温度范围的产品。低温冷库J级2328。又称冻结库、冷冻冷库，一般库温在-20°C-30°C左右，通过冷风机或专用冻结装置来实现对食品的冻结。 超低温冷库30，主要用来速冻食品及工业试验、医疗等特殊用途冷藏冷库即冷却或冻结后食品的储藏库。它把不同温度的冷却食品和冻结食品在不同温度的冷藏间和

47、冻结间内作短期或长期的储存，通常冷却食品的冷藏间保持库温4°C2°C,主要用于储存果、蔬和乳、蛋等食品；冻结食品的冷藏间的保持库温为-18°C-25°C,用于储存内、鱼及家禽肉等。 速冻冷库又叫隧道冷库、速冻隧道冷库。用于食品快速冻结。按使用储藏特点分类超市冷库超市用来储藏零售食品的小型冷库。恒温冷库对储藏物品的温度湿度有精确要求的冷库。包括恒温恒湿冷库。气调冷库气调保鲜库是目前国内外较为先进的果蔬保鲜冷库。它既能调节库内的温度、湿度，又能控制库内的氧气、二氧化碳等气体的含量，使库内果蔬处于休眠状态，出库后仍保持原有品质。所谓气调保鲜就是通过气体调节方法

48、，达到保鲜的效果。气体调节就是将空气中的氧气浓度由21降到3。5，即保鲜库是在高温冷库的基础上，加上一套气调系统，利用温度和控制氧含量两个方面的共同作用，以达到抑制果蔬采后呼吸状态。包括气调保鲜冷库、气调冷库。按储藏物品分类药品冷库、食品冷库、水果冷库、蔬菜冷库、茶叶冷库等。4.2冷库压缩机性能比较活塞式压缩机在各种场合，特别是在中小制冷范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型,虽然它的市场份额已被其他形式的压缩机占去一部分,但是在小制冷量应用场合,活塞式压缩机还会继续扩展其占有的市场。下面就对活塞是压缩机的性能进行分析。活塞压缩机的优点 1)活塞压缩机的适用压力范围广，不论流量大

49、小，均能达到所需压力； 2)活塞压缩机的热效率高，单位耗电量少；3)适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；4)活塞压缩机对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉； 5)活塞压缩机技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验； 6 )活塞压缩机的装置系统比较简单。活塞压缩机的缺点1)由于余隙容积、吸气和排气压力损失，气体与汽缸壁之间的热量交换以及泄露等因素的影响。压缩机的实际输气量总是小于它的理论输气量。2)由于活塞、活塞环、与汽缸壁面的摩擦及驱动润滑油泵的功率等损失，使得压缩机的机械效率一般在之间

50、。3)压缩机排气过热会使压缩机的输气系数降低和功耗增加，会导致活塞的过分膨胀而卡死在汽缸内，以及封闭式压缩机的内置压缩机被烧毁，影响压缩机的寿命。对于R717和R22的排气温度应低于150，对于R12应低于130。4)由于压缩机的内部流动阻力、机械摩擦力和热交换的存在，压缩过程并不是等熵过程，而是多变过程。5）结构复杂，易损件多，维修量大，排气不连续，造成气流脉动，运转时有较大的震动。  螺杆式压缩机的优点20世纪70年代以来，螺杆式压缩机的工作可靠性不断改进，因此在中等制冷量范围内的制冷工程中得到了比较普遍的应用、并且依靠较高的可靠性和效率，成功地挤入原来活塞式压缩机所主宰的较小制

51、冷范围内（750以下）。螺杆式压缩机获得如此成功，让我们来分析它的性能。螺杆压缩机与活塞压缩机相同，都属于容积式压缩机。就使用效果来看螺杆压缩机有如下优点。1）螺杆压缩机的转速较高（通常在3000r/min以上），而且体积小、质量轻、占地面积小等优点，因而经济性好。2）可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔期可达4-8万小时。3）操作维护方便。螺杆压缩机自动化程度高，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转。 4）动力平衡好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合作移动式压缩机，体积小、重量轻、占地面积少。 5）适应性强。螺杆压缩机具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽阔的范围内能保持较高效率，在压缩机结构不作任何改变的情况下，适用于多种工况。6）螺杆式压缩机属于旋转型的压缩机,它没有离心式或往复式的压缩运动方式。而它的压缩排气的压力震动是非常低的，因为螺杆旋转时，回收压