制冷压缩机第一章-绪论(2016)

1、热能学院热动教研室热能学院热动教研室刘凤珍刘凤珍qq:344046927qq:344046927教材及参考教材：教材及参考教材：“十二五”规划教材制冷压缩机 （第2版） 吴业正 李红旗 张华主编“九五”国家级重点教材制冷压缩机 缪道平 吴业正主编本门课内容安排：本门课内容安排：第一章第一章 绪论（绪论（3学时）学时）第二章第二章 容积型压缩机热力学基础（容积型压缩机热力学基础（6学时）学时）第三章第三章 往复活塞式压缩机（往复活塞式压缩机（18学时）学时）第四章第四章 滚动转子式压缩机（滚动转子式压缩机（3学时）学时）第五章第五章 涡旋式压缩

2、机（涡旋式压缩机（6学时）学时）第六章第六章 螺杆式压缩机（螺杆式压缩机（9学时）学时）第七章第七章 离心式压缩机（离心式压缩机（6学时）学时）复习（复习（1学时）学时）实验（实验（4学时）学时） 共计共计56学时学时本门课的考核方式：本门课的考核方式：v考核形式：考核形式： 期末统考，闭卷形式期末统考，闭卷形式v总成绩：由以下部分组成（总成绩：由以下部分组成（100100）期末考试成绩：占期末考试成绩：占7575平时成绩平时成绩( (包括考勤和作业）：占包括考勤和作业）：占1010期中成绩：占期中成绩：占5 5实验成绩：占实验成绩：占1010压缩机外形结构认识压缩机外形结构认识提出问题：提出

3、问题：1 1、什么是制冷压缩机？何谓制冷压缩机的双重、什么是制冷压缩机？何谓制冷压缩机的双重含义？含义？2 2、制冷压缩机的种类有哪些？各种型式制冷压、制冷压缩机的种类有哪些？各种型式制冷压缩机的结构和特点。缩机的结构和特点。3 3、制冷压缩机对制冷系统（装置）性能的影响、制冷压缩机对制冷系统（装置）性能的影响如何？如何？如：对系统工作能力、系统能耗、系统如：对系统工作能力、系统能耗、系统寿命、系统经济性等方面的影响。寿命、系统经济性等方面的影响。4 4、为什么要学习这门课（目的及意义）？、为什么要学习这门课（目的及意义）？一、概述一、概述1 1、压缩机的定义、应用及含义、压缩机的定义、应用及

4、含义u定义定义 压缩机是指气体压缩机械，其作用是提高气压缩机是指气体压缩机械，其作用是提高气（汽）体压力。（汽）体压力。 一种能量转换机构，它借动原动机的拖动，消耗机一种能量转换机构，它借动原动机的拖动，消耗机械能压缩和排送各种气体，使气体压力提高，以满足械能压缩和排送各种气体，使气体压力提高，以满足各种不同工艺要求。各种不同工艺要求。原原动动机机气体压缩机气体压缩机低压气体低压气体高压气体高压气体能量能量气体压缩机：气体压缩机：即指在增大气体密度，同时克服所连系统的阻力而即指在增大气体密度，同时克服所连系统的阻力而输出的过程中，提高气体或蒸汽压力的容器。输出的过程中，提高气体或蒸汽压力的容器

5、。u应用应用制冷行业制冷行业，使制冷机连续工作。，使制冷机连续工作。动力机械动力机械，提供，提供3-6bar3-6bar压缩空气，压缩空气，用于气动工具，如风锤、风镐、气动电钻等。用于气动工具，如风锤、风镐、气动电钻等。化工行业化工行业，化工流程中提高原料的，化工流程中提高原料的压力，如化肥生产、合成材料等。压力，如化肥生产、合成材料等。u双重含义双重含义 制冷机制冷机 制冷压缩机制冷压缩机 压缩机压缩机2 2、制冷压缩机的作用、制冷压缩机的作用回顾制冷原理课程的回顾制冷原理课程的学习，说说制冷压缩学习，说说制冷压缩机在制冷系统中的作机在制冷系统中的作用？用？简单的制冷循环（即四大件）简单的制

6、冷循环（即四大件） 抽气抽气 升压升压 动力和心脏作用动力和心脏作用 排气排气 制冷压缩机的作用：制冷压缩机的作用：在蒸汽压缩式制冷循环中，压缩机压缩和输送在蒸汽压缩式制冷循环中，压缩机压缩和输送制冷剂蒸汽，并使蒸发器中形成低压，冷凝器制冷剂蒸汽，并使蒸发器中形成低压，冷凝器中形成高压，压缩机是整个制冷系统的心脏。中形成高压，压缩机是整个制冷系统的心脏。制冷压缩机可用于制冷系统和热泵系统中，且功能相同。制冷压缩机可用于制冷系统和热泵系统中，且功能相同。3 3、制冷压缩机对制冷系统的影响、制冷压缩机对制冷系统的影响u对系统工作能力的影响对系统工作能力的影响 制冷量的影响因素，这些因素对制冷量怎样

7、影响，如制冷量的影响因素，这些因素对制冷量怎样影响，如何提高制冷量，压缩机选型设计应考虑哪些因素等。何提高制冷量，压缩机选型设计应考虑哪些因素等。u对系统能耗的影响对系统能耗的影响 能耗的影响因素，如何降低压缩机的能耗。能耗的影响因素，如何降低压缩机的能耗。u对系统寿命的影响对系统寿命的影响 影响压缩机寿命的因素，如何提高压缩机的寿命。影响压缩机寿命的因素，如何提高压缩机的寿命。u对系统经济性的影响对系统经济性的影响 衡量制冷压缩机经济性指标有哪些，这些指标在设计、衡量制冷压缩机经济性指标有哪些，这些指标在设计、生产和使用中影响如何。生产和使用中影响如何。4 4、本门课的学习内容及目的、本门课

8、的学习内容及目的u教学内容教学内容 制冷压缩机的种类、结构及特点制冷压缩机的种类、结构及特点各种制冷压缩机的工作原理、热力过程及影响因素各种制冷压缩机的工作原理、热力过程及影响因素各种类型制冷压缩机的当前发展状况及发展前景各种类型制冷压缩机的当前发展状况及发展前景u目的目的 进一步加深理解制冷压缩机在制冷系统中的核心作用进一步加深理解制冷压缩机在制冷系统中的核心作用培养学生运用热力学及动力学知识对制冷主机进行分析培养学生运用热力学及动力学知识对制冷主机进行分析实际制冷系统设计时能进行压缩机选型和校核计算实际制冷系统设计时能进行压缩机选型和校核计算为其它相关专业课程的学习打下基础为其它相关专业课

9、程的学习打下基础为将来从事制冷工程及系统设计打下基础为将来从事制冷工程及系统设计打下基础二、制冷压缩机种类、分类及结构二、制冷压缩机种类、分类及结构 1 1、制冷压缩机的种类、制冷压缩机的种类 制冷压缩机为一升压机器，其气体压力制冷压缩机为一升压机器，其气体压力的提高主要是通过增加单位体积内气体的提高主要是通过增加单位体积内气体分子的数目来实现，也就是：使气体分分子的数目来实现，也就是：使气体分子距离缩短的方法来实现升压。子距离缩短的方法来实现升压。 u实现方式实现方式减少气体分子所占封闭容积减少气体分子所占封闭容积减小容减小容积升压（容积型压缩机）积升压（容积型压缩机） 利用惯性的方法，通过

10、气体分子不断加利用惯性的方法，通过气体分子不断加速、减速，因惯性而使气体分子彼此挤速、减速，因惯性而使气体分子彼此挤压而使压力提高压而使压力提高利用惯性升压（速利用惯性升压（速度型压缩机）度型压缩机） u 采用增压方法和结构形式不同，制冷压采用增压方法和结构形式不同，制冷压缩机分类如下：缩机分类如下： 往复式往复式( (活塞式和斜盘式）活塞式和斜盘式） 容积型容积型 单螺杆式单螺杆式 螺杆式螺杆式 回转式回转式 涡旋式涡旋式 双螺杆式双螺杆式 滚动转子式滚动转子式 滑片式滑片式制冷压缩机制冷压缩机 旋叶式旋叶式 离心式离心式 速度型速度型 轴流式轴流式2 2、容积型压缩机、容积型压缩机 在容积

11、型压缩机中，气体体积强制减小而使单位体积内在容积型压缩机中，气体体积强制减小而使单位体积内气体分子数量增加，从而使其压力提高。气体分子数量增加，从而使其压力提高。u往复活塞式往复活塞式 （标准冷量（标准冷量Q Q0 0200kW)200kW) 问世最早，应用最广。问世最早，应用最广。定义定义 通过驱动机构（如曲柄通过驱动机构（如曲柄- -连杆机构）把原动机的旋转运连杆机构）把原动机的旋转运动变成活塞的往复运动，对气缸内气体进行压缩，从而动变成活塞的往复运动，对气缸内气体进行压缩，从而提高气体压力。提高气体压力。 各种类型活塞式压缩机各种类型活塞式压缩机动画演示动画演示 结构结构全封闭式全封闭式

12、半封闭式半封闭式全封闭式全封闭式开启式开启式 活塞式压缩活塞式压缩- -冷凝机组冷凝机组u 回转式回转式螺杆式螺杆式（标准冷量（标准冷量Q Q0 0150kW150kW1500kW)1500kW) 分分 双螺杆双螺杆、单螺杆单螺杆 两种型式两种型式工作原理工作原理双螺杆（简称螺杆式）：依靠带有螺旋槽的双螺杆（简称螺杆式）：依靠带有螺旋槽的阴阳转子阴阳转子啮合旋转运动而造成齿间容积变化，从而实现升压。啮合旋转运动而造成齿间容积变化，从而实现升压。单螺杆：依靠单螺杆：依靠一个转子一个转子和和两个星轮两个星轮啮合旋转运动而造啮合旋转运动而造成齿间容积变化，从而实现升压。成齿间容积变化，从而实现升压。

13、双螺杆式压缩机双螺杆式压缩机 Double Screw CompressorDouble Screw Compressor单螺杆压缩机单螺杆压缩机Single Screw CompressorSingle Screw Compressor转子转子星轮星轮阳转子阳转子阴转子阴转子结构型式结构型式双螺杆式压缩机双螺杆式压缩机单机双级螺杆压缩机单机双级螺杆压缩机螺杆式制冷压缩机组螺杆式制冷压缩机组 滚动转子式滚动转子式（标准冷量（标准冷量Q Q0 010kW)350kW)350kW) 离心式制冷压缩机是靠高速旋转的叶轮对气体做功，离心式制冷压缩机是靠高速旋转的叶轮对气体做功，以提高气体的压力，叶轮进

14、口处形成低压，气体由吸气以提高气体的压力，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。成吸气、压缩、排气过程。由叶轮、扩压器、涡壳等组成，叶轮高速旋转进行压缩气体。由叶轮、扩压器、涡壳等组成，叶轮高速旋转进行压缩气体。 结构结构叶轮叶轮3蜗壳蜗壳4吸气室吸气室2扩压器扩压器5进口导流叶片进口导流叶片1主轴主轴6单级离心式制冷压缩机单级离心式制冷压缩机 图 4-3 多级离心式制冷压缩机结构 1、 顶轴器 2、13 套筒 3、止推轴承部 4、止推轴承 5、轴承 6、调整块 7、机械密封部 8、

15、进口导叶 9、隔板 10、轴 11、调整环 12、连接件 动画演示其工作过程动画演示其工作过程 各种离心式制冷压缩机各种离心式制冷压缩机 动画演示动画演示4 4、制冷压缩机的分类、制冷压缩机的分类 根据制冷能力、使用工况范围、结构型式等特征可分成根据制冷能力、使用工况范围、结构型式等特征可分成多种类型。多种类型。u密封结构型式密封结构型式 开启式开启式 半封闭式半封闭式 封闭式封闭式 全封闭式全封闭式u蒸发温度蒸发温度 高温压缩机高温压缩机 中温压缩机中温压缩机 低温压缩机低温压缩机注：蒸发温度的使用范围与压缩机的种类、注：蒸发温度的使用范围与压缩机的种类、规格及制冷剂有关，如规格及制冷剂有关

16、，如P7表表1-1,1-2u制冷量制冷量( (单机中温考核工况）单机中温考核工况） 小型：小型：Q Q0 025kw550kw550kwu压缩机转速压缩机转速 低速：低速：N300r/min N1000r/minN1000r/min 此外，还有按此外，还有按气缸布置方式气缸布置方式、气阀布置方式气阀布置方式、压缩压缩机级数机级数、使用工质使用工质等分法。等分法。5 5、制冷压缩机的名义工况、制冷压缩机的名义工况为了比较选用和设计，通常用名义工况下的制冷量、输为了比较选用和设计，通常用名义工况下的制冷量、输入功率和性能系数等性能指标来比较不同类型的制冷压入功率和性能系数等性能指标来比较不同类型的

17、制冷压缩机。缩机。名义工况的规定见名义工况的规定见P8P8 表表1-31-3（R22R22、R404AR404A、R134aR134a、R407CR407C、R410AR410A等活塞机）等活塞机） 表表1-41-4（R717R717活塞机）活塞机） 表表1-51-5（螺杆机）（螺杆机） 表表1-61-6（涡旋机）（涡旋机）u注意上表各名义工况的适用对象及范围注意上表各名义工况的适用对象及范围三、制冷压缩机当前发展状况三、制冷压缩机当前发展状况制冷：成为全球保证食物储藏供应的基本手段制冷：成为全球保证食物储藏供应的基本手段空调：当今社会赖以达到工作及生活环境舒适要求空调：当今社会赖以达到工作及

18、生活环境舒适要求 的必要手段的必要手段1 1、制冷和空调产业发展的推动力、制冷和空调产业发展的推动力u环保政策：防止臭氧层破坏和全球变暖环保政策：防止臭氧层破坏和全球变暖u经济发展：知识经济时代和经济全球化发展经济发展：知识经济时代和经济全球化发展u新技术进步：新型压缩机、新材料、新工艺、新新技术进步：新型压缩机、新材料、新工艺、新控制方法、新工质出现及计算机功能的提高等控制方法、新工质出现及计算机功能的提高等2 2、制冷压缩机的研究动态、制冷压缩机的研究动态u制冷剂替代及环境保护制冷剂替代及环境保护u提高制冷压缩机经济性及可靠性研究提高制冷压缩机经济性及可靠性研究u新型压缩机的研究新型压缩机

19、的研究u新材料、新工艺的使用新材料、新工艺的使用u现代化设计手段的使用现代化设计手段的使用u压缩机振动和噪声的研究压缩机振动和噪声的研究u压缩机成本的降低压缩机成本的降低3 3、各类制冷压缩机应用范围及其特点、各类制冷压缩机应用范围及其特点家用冰箱和冷冻箱家用冰箱和冷冻箱 窗式空调窗式空调 汽车空调汽车空调 住宅空调热泵住宅空调热泵 商业制冷空调商业制冷空调 大型空调大型空调往复式往复式200kW200kW转子式转子式10kW 10kW 5kW5kW涡旋式涡旋式70kW70kW150kW150kW螺杆式螺杆式 1500kW1500kW离心式离心式 350kW350kW以上以上100W100W1

20、00W100W得出结论：得出结论：u往复式压缩机迄今还是应用最广泛的一种机型，往复式压缩机迄今还是应用最广泛的一种机型，但前景不容乐观但前景不容乐观u螺杆式压缩机在中等冷量范围的制冷空调领域螺杆式压缩机在中等冷量范围的制冷空调领域中可望取得更广泛的推广中可望取得更广泛的推广u涡旋式压缩机在制冷、空调和热泵应用场合中涡旋式压缩机在制冷、空调和热泵应用场合中比往复式更具有优势比往复式更具有优势u离心式压缩机目前在大冷量范围内仍保持优势，离心式压缩机目前在大冷量范围内仍保持优势，但近来发展有所缓慢但近来发展有所缓慢4 4、CFCs CFCs 和和HCFCsHCFCs的替代问题的替代问题u名称名称nC

21、FCsCFCs完全卤代烃，分子中只有氯、氟、碳完全卤代烃，分子中只有氯、氟、碳原子称氯氟烃，如：原子称氯氟烃，如：R11R11，R12R12，R13R13，R14R14， R113R113，R114 R114 等等 nHCFCsHCFCs不完全卤代烃，分子中含有氢、氯、不完全卤代烃，分子中含有氢、氯、氟、碳原子，称氢氯氟烃，如：氟、碳原子，称氢氯氟烃，如：R22R22nHFCsHFCs含氢、氟、碳，称氢氟烃，如含氢、氟、碳，称氢氟烃，如R134aR134a 其中其中 ClCl: Chlorine, F: Chlorine, F：Fluorine,Fluorine, C:Carbon C:Car

22、bon ，H H：HydrogenHydrogen 首先被替代首先被替代 逐步淘汰逐步淘汰(phase out)(phase out)CFCSHCFCSODP增大增大HFCsODP=0 GWP0u危害性指标危害性指标ODPODP臭氧消耗潜能臭氧消耗潜能 （Ozone-depletion potential) Ozone-depletion potential) GWPGWP全球变暖潜能全球变暖潜能 （Global-warming potential)Global-warming potential)u 替代时间表替代时间表nCFCsCFCs：包括：包括R11R11、R12R12、R113R11

23、3、R114R114等。等。 发达国家：发达国家：19961996年年1 1月月1 1日完全停止生产和销售日完全停止生产和销售 发展中国家：发展中国家：20102010年停用年停用nHCFCSHCFCS：包括：包括R22R22、R142bR142b、R123R123等。等。 发达国家：发达国家：20202020年停用年停用 发展中国家：发展中国家：20302030年停用年停用目前我国最要紧的是目前我国最要紧的是HCFCHCFC工质的替代。工质的替代。u 替代工质替代工质被替代物质被替代物质替代物质替代物质CFC-12 CFC-12 CFC-11CFC-11HCFC-22 HCFC-22 R-5

24、02R-502HFC-134a, HC600a HFC-134a, HC600a HFC-245ca, HFC-245faHFC-245ca, HFC-245fa， HCFC-123(HCFC-123(过渡过渡） HFC-134aHFC-134a，R407CR407C，R410A/BR410A/B， HC-290 HC-290 R-404AR-404A，R-507R-507，R407A/BR407A/B等等目前还没有理想替代制冷剂，研究工作正在进行中。目前还没有理想替代制冷剂，研究工作正在进行中。天然工质的使用天然工质的使用: :氨、氨、COCO2 2、碳氢化合物。、碳氢化合物。5 5、国际上

25、有关压缩机的重要学术会议、国际上有关压缩机的重要学术会议u国际压缩机工程会议国际压缩机工程会议 the International Compressor Engineering the International Compressor Engineering Conference Conference 美国普渡大学举办美国普渡大学举办u国际压缩机技术会议国际压缩机技术会议 t the International Compressor Technique he International Compressor Technique Conference Conference 西安交通大学举办西安交通大学举办u国际压缩机及其系统会议国际压缩机及其系统会议 the International Compressor and Its the International Compressor and Its System Conference System Conference 英国流体机械工程学会与伦敦城市大学举办英国流体机械工程学会与伦敦城市大学举办u欧洲往复压缩机论坛欧洲往复压缩机论坛 the European Forum for Reciprocating the Eu