第1章 制冷压缩机

1、第1章制冷压缩机1.学习要求2.本章难点1.1制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况1.2活塞式制冷压缩机1.3螺杆式制冷压缩机1.4其他类型的制冷压缩机实训1活塞式制冷压缩机的拆装实训2螺杆式制冷压缩机的拆装思考与练习1.1制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况1.1.1制冷压缩机的分类1.按工作原理分类(1)容积型压缩机在容积型压缩机中，一定体积的气体先被吸入气缸里，继而在气缸中其体积被强制压缩，气体压力升高，当达到一定压力时气体便被强制地从气缸排出。(2)速度型压缩机在速度型压缩机中，气体压力的升高是由气体的速度转化而来的，即先使气体获得一定的速度，然后将气体的动能转化为压力能。图1-1制冷

2、压缩机的分类和结构示意简图1.1制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况2.按使用的制冷剂种类分类3.按使用的蒸发温度范围分类表1-1有机制冷剂压缩机使用范围表1-2无机制冷剂压缩机使用范围4.按密封结构形式分类1.1制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况图1-2制冷压缩机的密封结构形式a)开启式b)半封闭式c) 全封闭式1压缩机2轴封3联轴器4电动机5、7、9可拆卸的密封盖板6机体8曲轴10焊封的罩壳11弹性支撑(1)开启式压缩机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(联轴器或带轮)与原动机相连接。1.1制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况(2)封闭式压缩机封闭式压缩机采用封闭式的

3、结构，把电动机和压缩机连成一个整体，装在同一机壳内共用一根主轴，因而可以取消开启式压缩机中的轴封装置，避免了由此产生泄漏的可能性。1.2活塞式制冷压缩机1.2.3活塞式制冷压缩机的热力性能1.工作循环(1)理论工作循环1)无余隙容积。2)无吸、排气压力损失。3)吸、排气过程中无热量传递，即气体与气缸等机件之间不发生热交换。4)在循环过程中气体没有任何泄漏。1.2活塞式制冷压缩机5)气体压缩过程的过程指数为常数。(2)实际工作循环在分析压缩机的理论工作循环中曾作了一系列的假设，而在实际工作循环中，问题就远非这么简单。图1-7单级活塞式压缩机的实际工作循环1.2活塞式制冷压缩机2.性能参数及其计算

4、(1)输气量及容积效率压缩机在单位时间内经过压缩并输送到排气管内的气体，换算到吸气状态的容积，称为压缩机的容积输气量，简称输气量(或排量)。1)理论输气量。2)实际输气量。3)容积效率。 容积系数V。容积系数V反映了压缩机余隙容积的存在对压缩机输气量的影响，是表征气缸工作容积有效利用程度的系数。由于安装压缩机的气阀须留出一定空隙，活塞到达外止点时也不可能与气缸盖完全贴紧，1.2活塞式制冷压缩机 活塞体。活塞体简称活塞。我国系列压缩机的活塞一般采用筒形活塞。筒形活塞通常由顶部、环部和裙部三部分组成。活塞上面的封闭圆筒部分称为顶部，顶部与气缸及气阀构成可变的工作容积。设置活塞环的圆柱部分称为环部。

5、环部下面为裙部，裙部上有销座孔供安装活塞销用。 活塞环。活塞环可分为气环和油环两种。气环的作用是保持气缸与活塞之间的密封性，防止在压缩时高压气体向低压部分泄漏。油环的作用是刮去附着于气缸壁上的多余的润滑油，并使壁面上的油膜分布均匀。1.2活塞式制冷压缩机现代制冷压缩机中，普遍采用浮式活塞销的连接方法，即活塞销相对销座和连杆小头衬套都能自由转动，这样可以减小摩擦面间的相对滑动速度，使磨损减小且均匀。为防止活塞销产生轴向窜动而伸出活塞擦伤气缸，通常在销座两端的环槽内装上弹簧挡圈。(2)曲柄滑块机构(滑管式和滑槽式)1)滑管式驱动机构。图1-20滑管式驱动机构a)结构图b)运动机构示意图1气缸2活塞

6、3滑管4滑块5曲柄轴6电动机1.2活塞式制冷压缩机2)滑槽式驱动机构。(3)斜盘式驱动机构斜盘式制冷压缩机活塞的往复运动是靠一个固定在主轴上的斜盘来驱动的。图1-22斜盘式驱动机构示意图a)旋转斜盘式b)摆动斜盘式1主轴2斜盘3活塞4滚珠5滑履6斜转体7双球头连杆8定位钢球9摆盘1.2活塞式制冷压缩机2.机体部件图1-23无气缸套的机体结构1油孔2吸气腔3吸气通道4排气通道1.2活塞式制冷压缩机(1)机体及气缸套机体是支承压缩机全部质量并保持各部件之间有准确的相对位置的部件。图1-248缸角度式压缩机机体1.2活塞式制冷压缩机图1-25气缸套1密封圈环槽2挡环槽3凸缘4吸气圆孔1.2活塞式制冷

7、压缩机(2)轴封对于开启式制冷压缩机，曲轴均需伸出机体(曲轴箱)与原动机连接。图1-26摩擦环式轴封的结构1端盖2转动摩擦环3静止环4垫片5密封橡胶圈6弹簧座圈7弹簧1.2活塞式制冷压缩机3.气阀图1-27气阀组成示意图1阀座2阀片3气阀弹簧4升程限制器5阀线6阀座通道1.2活塞式制冷压缩机(1)刚性环片阀刚性环片阀是目前应用最广泛的一种气阀。图1-28气缸套和吸、排气阀组合件1吸气孔2调整垫片3螺栓4排气阀片5阀盖6排气孔7钢碗8安全弹簧9开口销10螺母11中心螺栓12排气阀弹簧13外阀座14内阀座15垫片16吸气阀弹簧17吸气阀片18圆柱销19顶杆弹簧20开口销21顶杆22转动环23垫圈2

8、4弹性圈25气缸套1.2活塞式制冷压缩机图1-29气缸套与气阀组1吸气阀座2螺栓3吸气阀片4吸气阀弹簧5导向环6排气阀弹簧7中心螺栓8内阀座9阀盖10排气阀片11外阀座12吸气孔1.2活塞式制冷压缩机(2)簧片阀簧片阀也称舌簧阀或翼状阀。图1-30吸、排气簧片阀组1螺钉2升程限制器3垫圈4缓冲弹簧片5排气阀片6阀板7吸气阀片8销钉9、12阀线10排气流向11吸气流向1.2活塞式制冷压缩机4.能量调节装置(1)设置能量调节装置的目的1)制冷系统的制冷量是根据其工作时可能遇到的最大冷负荷选定的，但制冷机运行时，受使用条件(如冷负荷)的变化以及工况变化(如冷凝压力的变化)的影响，需要的制冷量随之变化

9、，因而制冷压缩机配有能量调节装置，以适应上述变化。2)对于采用毛细管作节流元件的制冷机，停机时高压侧和低压侧的压力自动平衡，制冷压缩机再次起动时不必克服吸、排气压力之差；而在采用膨胀阀作为节流元件的制冷机中，停机时高压侧和低压侧的压力并不自动平衡，此时应设卸载装置，使压缩机在起动过程中能把输气量调到零或尽量小的数值，以便使电动机能在最小的负荷状态下起动。1.2活塞式制冷压缩机(2)常用的能量调节方式1)压缩机间歇运行。2)全顶开吸气阀片。3)旁通调节。4)关闭吸气通道的调节。图1-32关闭吸气通道的调节a)气缸卸载b)气缸工作1线圈2铁心3高压通道4排气腔5压力平衡通道6吸气腔7控制活塞1.2

10、活塞式制冷压缩机5)变速调节。6)起动卸载。图1-33一台半封闭活塞式制冷压缩机的起动卸载装置1油泵2高压液压室3高压油通道4液压活塞5单向阀6排气腔7弹簧8截止阀9高压气孔10小孔1.2活塞式制冷压缩机(3)能量调节机构主要介绍大、中型多缸活塞式制冷压缩机中普遍采用的全顶开吸气阀片调节机构。1)液压缸拉杆顶开机构。图1-34液压缸拉杆顶开机构工作原理图1液压缸2液压活塞3弹簧4油管5拉杆6凸缘7转动环8顶杆9吸气阀片1.2活塞式制冷压缩机图1-35顶杆启阀机构的工作原理a)正常工作状态b)吸气阀片顶开状态1阀盖2排气阀片3排气阀座4吸气阀片5气缸套6顶杆7弹簧8活塞9转动环1.2活塞式制冷压

11、缩机图1-36手动油分配阀1油管2、5接头3、6垫片4接头螺母7阀芯8阀体9、10密封圈11阀盖12定位板13钢球14弹簧15手柄16刻度盘1.2活塞式制冷压缩机图1-37电磁阀控制的能量调节装置1卸载液压缸2油压节流孔3电磁阀4指示灯5自动开关6自动、手动转换开关1.2活塞式制冷压缩机2)油压直接顶开吸气阀片调节机构。图1-38油压直接顶开吸气阀片的调节机构1吸气阀片2顶杆弹簧3顶杆4上固定环5O形密封圈6移动环7卸载弹簧8下固定环9环形槽1.2活塞式制冷压缩机5.润滑系统(1)润滑的作用制冷压缩机的润滑是保证压缩机长期、安全、有效运转的关键。1)使润滑油在作相对运动的零件表面间形成一层油膜

12、，从而降低压缩机的摩擦功和摩擦热，减少摩擦表面的磨损量，提高压缩机的机械效率、运转可靠性和耐久性。2)对摩擦表面起冷却和清洁作用。3)起协助密封作用。4)利用压力润滑系统中的液压油，可以作为操纵能量调节机构的动力。(2)润滑方式活塞式制冷压缩机的润滑方式可分为飞溅润滑和压力润滑两大类。1.2活塞式制冷压缩机图1-39采用飞溅润滑的立式两缸半封闭压缩机1溅油勺2甩油盘3曲轴中心油道4集油器1.2活塞式制冷压缩机 离心供油润滑系统。在立轴式的小型全封闭制冷压缩机中，广泛采用离心供油机构。图1-41a是利用钻在立轴下端的偏心油道5作为泵油机构，润滑油从底部经过滤网进入立轴中的两个偏心孔道，在离心力的

13、作用下分别流向副轴承6、主轴承2和连杆大头4处。螺旋油道3可帮助润滑油不断上升。由于受到轴颈直径的限制，油泵的供油压力不可能很高，一般仅为几百到数千帕。当需要较高油压时，可采用两级偏心油道结构，如图1-41b所示。当压缩机无下轴承时(内置电动机下置的情况)，可在主轴下端装上延伸管10，如图1-41c所示，它仅为一中空吸油管。主轴旋转时，吸油管内的润滑油被甩向管壁，管中心的压力变低，油被吸入并继续甩向管壁，油沿管壁上升，并借助主轴上的螺旋油道继续向上输送至全部摩擦副。吸油管上部侧面设有排气孔9。1.2活塞式制冷压缩机1.开启活塞式制冷压缩机(1)812.5A100型开启活塞式制冷压缩机812.5

14、A100型开启活塞式制冷压缩机是我国自行设计、制造的125系列活塞式制冷压缩机之一，其结构如图1-48所示。图1-48812.5A100型开启活塞式制冷压缩机1轴封2吸气腔3液压缸拉杆机构4排气管5气阀组件6安全弹簧7水套8气缸盖9吸气管10油泵11油三通阀12曲轴箱13油冷却器14曲轴15连杆16气缸套17活塞1.2活塞式制冷压缩机(2)斜盘式制冷压缩机图1-49汽车空调用斜盘式制冷压缩机1、7气缸盖2、6气缸3滚珠4滑履5活塞8V带轮9离合器线圈10主轴11离合器12轴封13密封圈14、20阀板15推力轴承16斜盘17吸油管18轴承19油泵1.2活塞式制冷压缩机(3)S812.5型制冷压缩

15、机S812.5型制冷压缩机是一种开启式单机双级制冷压缩机，其结构如图1-50所示。2.半封闭活塞式制冷压缩机(1)6F型半封闭活塞式制冷压缩机图1-51所示为一台6F型半封闭活塞式制冷压缩机。卧图1-501.eps1.2活塞式制冷压缩机图1-516F型半封闭活塞式制冷压缩机1曲轴2油泵3排气管4连杆小头5气阀6阀板7活塞环8活塞9吸气管10电动机11回油系统1.2活塞式制冷压缩机图1-52带CIC系统的半封闭制冷压缩机1压缩机2控制模块3脉冲喷射阀4散热片5喷嘴6温度传感器1.2活塞式制冷压缩机(2)带CIC系统的半封闭制冷压缩机用于R22大制冷量低温制冷的4缸和6缸半封闭制冷压缩机，为了降低

16、排气温度，除了使用风扇外，还使用喷注液态R22的方法进行喷液冷却。(3)半封闭活塞式单机双级制冷压缩机与开启式制冷压缩机相同，半封闭活塞式制冷压缩机也有单机双级产品。图1-53半封闭活塞式单机双级制冷压缩机1低压缸2吸气管3高压缸4回油管5油分离器6制冷剂两相流管道1.2活塞式制冷压缩机(1)Q25F30型全封闭活塞式制冷压缩图1-54所示为国产Q25F30型全封闭活塞式制冷压缩机剖视图。(2)滑管式全封闭制冷压缩机滑管式压缩机对曲轴中心线与活塞中心线的垂直度要求比曲柄连杆机构低，且顶部的间隙可以自由调节，因而加工、装配容易，适合大批量生产，是用在冰箱上的主要压缩机机型。(3)滑槽式全封闭制冷

17、压缩机采用滑槽式驱动机构的全封闭压缩机(QF制冷压缩机)是性能优良的热泵用压缩机，如图1-56所示。1.3螺杆式制冷压缩机(1)吸气过程齿间基元容积随着转子的旋转而逐渐扩大，并和机壳上的吸气孔口连通，气体通过吸气孔口进入齿间基元容积，称为吸气过程，如图1-58a、b所示。(2)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，称为传递过程。(3)排气过程当基元容积开始与机壳上的排气孔口连通时，排气过程开始，如图1-58f所示。图1-59制冷剂蒸气在螺杆式制冷压缩机中的流动路线1.3螺杆式制冷压缩机3.内容积比及附加功损失(1)内容积比转子的齿间基元容积随着螺

18、杆的旋转容积的缩小而被压缩，直至基元容积与排气孔口边缘相通为止，这一过程称为内压缩过程。(2)附加功损失当内压缩终了压力p2与排气腔内气体压力pd不相等，基元容积与排气孔口连通时，基元容积中的气体将进行定容压缩或定容膨胀，使气体压力与排气腔压力pd趋于平衡，从而产生附加功损失。1)p2pd。1.3螺杆式制冷压缩机4.特点1.3.2螺杆式制冷压缩机的热力性能1.性能参数及其计算(1)输气量螺杆式制冷压缩机输气量的概念与活塞式相同，也是指压缩机在单位时间内排出的气体，换算到吸气状态下的容积。表1-16几种齿形的面积利用系数表1-17阳转子扭转角与的对应值(2)容积效率螺杆式制冷压缩机的容积效率V一

19、般为0.750.9，小输气量、高压力比的压缩机取小值，大输气量、低压力比的取大值。1.3螺杆式制冷压缩机1)泄漏。2)吸气压力损失。3)预热损失。(3)功率和效率螺杆式制冷压缩机功率和效率的概念与活塞式制冷压缩机基本相同。1)功率。 压缩机等熵压缩所需理论功率Ps： 压缩机的指示功率Pi即压缩机用于压缩气体所消耗的功率，可根据同类型压缩机选取指示效率i来计算确定。螺杆式制冷压缩机的指示效率i一般为0.8左右。 压缩机的轴功率Pe即压缩机指示功率Pi和摩擦功率Pm之和：2)效率。1.3螺杆式制冷压缩机 等熵效率s。等熵效率用来衡量压缩机中功和能转换的完善程度，表明压缩机运转经济性的好坏。等熵效率

20、等于等熵压缩所需理论功率与压缩机的轴功率之比： 指示效率(内效率)i。指示效率用来评价压缩机内部工作过程的完善程度。由式(1-30)得 压缩机的机械效率m。机械效率表征轴承、轴封等处的机械摩擦所引起功率损失的程度，等于指示功率与轴功率的比值，即2.运行特性曲线图1-61几种双螺杆式制冷压缩机的运行特性曲线a)LG16A型 b)LG20A型 c)LG25A型d) LG31.5A型1.3螺杆式制冷压缩机1.3.3螺杆式制冷压缩机的主要零部件1.机壳图1-62机壳部件1吸气端盖2吸气端座3机体4排气端座5排气端盖1.3螺杆式制冷压缩机3.轴承主平衡活塞图1-64油压平衡活塞的结构1.3螺杆式制冷压缩

21、机4.轴封装置图1-65弹簧式机械密封1、2传动销3传动套4弹簧座5弹簧6动环辅助密封圈7动环8卡环9静环10静环辅助密封圈11防转销1.3螺杆式制冷压缩机5.能量和内容积比调节机构(1)能量调节装置螺杆式制冷压缩机能量调节的方法主要有吸入节流调节、转停调节、滑阀调节、塞柱阀调节、变频调节等。1)滑阀调节。图1-67滑阀调节a)滑阀工作示意图b)滑阀结构示意图1阳转子2阴转子3滑阀4油压活塞1.3螺杆式制冷压缩机2)塞柱阀调节。3)变频调节。图1-73螺杆式冷水机组VSD的工作原理1.3螺杆式制冷压缩机(2)内容积比调节由于工况的改变，螺杆式制冷压缩机内压缩终了的压力p2往往与排气腔内的压力p

22、d不相等，造成等容压缩或等容膨胀的额外功耗。图1-74通过滑阀改变排气孔口位置1.3螺杆式制冷压缩机6.润滑系统(1)带油泵油循环系统带油泵油循环系统是螺杆式制冷压缩机组常用的油循环系统，特别是压缩机采用滑动轴承(主轴承)，或螺杆转速较高，以及带有增速齿轮等情况下，压缩机组上需设置预润滑油泵。图1-75典型的带油泵油循环系统1吸气过滤器2吸气单向阀3螺杆式制冷压缩机4排气单向阀5一次油分离器6截止阀7二次油分离器8粗过滤器9油泵10油压调节阀11油冷却器12精过滤器13油分配总管14液压缸1.3螺杆式制冷压缩机(2)不带油泵油循环系统当压缩机采用对润滑条件不敏感的滚动轴承，以及压缩机转速较低时

23、，机组常趋向于采用不带油泵油循环系统。(3)混合油循环系统不少机组联合使用上述两种系统。1.3.4典型产品及特性1.开启螺杆式制冷压缩机图1-76开启螺杆式制冷压缩机1液压活塞2吸气过滤网3滑阀4联轴器5阳转子6气缸7平衡活塞8能量测量装置9阴转子1.3螺杆式制冷压缩机图1-77单机双级开启螺杆式制冷压缩机2.半封闭螺杆式制冷压缩机1.3螺杆式制冷压缩机图1-78带内置油分离器的半封闭螺杆式制冷压缩机1油分离器2排气管3排气端盖4排气联接法兰5能量调节活塞组件6能量调节滑块组件7能量调节电磁阁8接线盒9电动机10进气过滤器11进气联接法兰12电动机转子固定挡块13阳转子电动机端间隙环14吸气端

24、轴承15加热器16阳转子17排气端轴承18轴承螺母19滤网1.3螺杆式制冷压缩机图1-79半封闭螺杆式制冷压缩机的喷液冷却1排气温度传感器2温控喷液阀3视镜4电磁阀5喷油入口3.全封闭螺杆式制冷压缩机1.3螺杆式制冷压缩机图1-80立式全封闭螺杆式制冷压缩机1排气孔口2内置电动机3吸气截止阀4吸气口5吸气单向阀6吸气过滤网7油过滤器8能量调节液压活塞9调节滑阀10阴阳转子11主轴承12油分离器13挡油板1.3螺杆式制冷压缩机图1-81卧式全封闭螺杆式制冷压缩机1.3.5单螺杆式制冷压缩机1.3螺杆式制冷压缩机1.单螺杆式制冷压缩机的工作原理及结构特点图1-82单螺杆式制冷压缩机的工作原理图a)

25、吸气过程b)压缩过程c)排气过程1)一般单螺杆转子齿槽数和与它相匹配的星轮齿片数之比为6 111.3螺杆式制冷压缩机，这样减少了排气脉动，从而使排气平稳，加上左、右两个星轮，造成交替啮合，与双螺杆式制冷压缩机相比，降低了噪声和气体通过管道系统传递的振动。2)由于单螺杆式制冷压缩机具有一个转子和两个星轮结构，造成转子上下压缩是对称进行的。3)排气孔口呈径向，可使转子前、后端均处于低压，轴向力可得到平衡。4)星轮齿片与转子齿槽相互啮合，由于压力与星轮运动方向始终垂直，因此不受气体压力引起的传递动力作用，故可用密封性能和润滑性能好的树脂材料。5)螺杆转子旋转一周可完成两次压缩过程，压缩速度快、泄漏时

26、间短，有利于提高容积效率、减小压力脉动。1.3螺杆式制冷压缩机2.单螺杆式制冷压缩机的能量和内容积比调节图1-83滑阀调节能量和滑阀调节内容积比的原理图a)滑阀1、2分别处于输气量最大和内容积比最小位置b) 滑阀1、2分别处于输气量减小和内容积比增大位置1能量调节滑阀2内容积比调节滑阀3.典型产品及特性(1)开启单螺杆式制冷压缩机1.3螺杆式制冷压缩机图1-84开启单螺杆式制冷压缩机1螺杆转子2内容积比调节滑阀3星轮4轴封5能量调节滑阀6轴承1.3螺杆式制冷压缩机(2)半封闭单螺杆式制冷压缩机单螺杆式制冷压缩机在压缩制冷剂气体时，内压缩过程的压力比较高，需要在压缩过程中喷入油来达到降温、润滑和

27、密封的目的。图1-85半封闭单螺杆式制冷压缩机1吸气口2星轮3排气口4油回收装置5转子6电动机1.4其他类型的制冷压缩机1.4.1离心式制冷压缩机1.基本结构与工作原理图1-86单级离心式制冷压缩机简图1吸气室2进口可调导流叶片3主轴4轴封5叶轮6扩压器7蜗壳8扩压器叶片9叶轮叶片1.4其他类型的制冷压缩机图1-87多级离心式制冷压缩机的中间级和末级a)中间级b)末级1叶轮2扩压器3弯道4回流器5蜗壳1.4其他类型的制冷压缩机1)在相同制冷量时，其外形尺寸小、质量小、占地面积小。2)无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单。3)磨损部件少，连续运行周期长，维修费用低，使用寿命长。4)

28、润滑油与制冷剂基本上不接触，从而提高了蒸发器和冷凝器的传热性能。5)易于实现多级压缩和节流，达到同一台制冷机多种蒸发温度的操作运行。6)能够经济地进行无级调节。7)对大型制冷机，若用经济性高的工业汽轮机直接带动，实现变转速调节，节能效果更好。8)转速较高，用电动机驱动的一般需要设置增速器。1.4其他类型的制冷压缩机9)当冷凝压力较高或制冷负荷太低时，压缩机组会发生喘振而不能正常工作。10)制冷量较小时，效率较低。2.分类(1)按压缩机的用途分类按压缩机的用途分，离心式制冷压缩机可分为冷水机组用压缩机和低温机组用压缩机。(2)按压缩机的密封结构形式分类和其他形式的制冷压缩机一样，按压缩机的密封结构形式的不同，离心式制冷压缩机可分为开启式、半封闭式和全封闭式三种。1.4其他类型的制冷压缩机图1-88开启离心式制冷机组结构简图a)增速齿轮外装式b)增速齿轮内装式1.4其他类型的制冷压缩机图1-89半封闭离心式制冷机组结构简图a)单级压缩式b)直连二级压缩式1.4其他类型的制冷压缩机图1-