制冷压缩机整本书课件完整版电子教案(最新)

1、2022/8/261制 冷 压 缩 机 2 制冷机 将热量从低于环境介质温度的物体中转移到环境介质中去的机器设备。 制冷机的种类 1、压缩式 2、吸收式 3、蒸汽喷射式绪 论3一、制冷压缩机在制冷循环中的作用：4放热到环境从制冷对象吸热56 为了能连续不断地制冷，需用压机将已汽化的低压蒸汽从蒸发器中吸出，并对其做功，压缩成为高压的过热蒸汽，再排入冷凝器中(提高压力是为了使制冷剂蒸汽容易在常温下放出热量而冷凝成液体)。在冷凝器中利用冷却水或空气将高压的过热蒸汽冷凝成为液体并带走热量，制冷剂液体又从冷凝器底部排出。如此周而复始，实现连续制冷。7 概括地说: 这种制冷方法是使制冷剂在低温低压的条件下

2、汽化而吸取周围介质的热量，并在常温高压的条件下冷凝液化而放出热量由冷却水(或空气)带走。欲使制冷剂实现这样的热量转移，必须提供与蒸发温度和液化温度相对应的低压和高压条件，而这一条件正是由压缩机创造的。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，只能有了压缩机，制冷机才能将低温物体的热量不断地转移给常温介质，从而达到制冷的目的。8 一、 制冷压缩机的种类与分类 1.压缩机的种类 制冷压缩机根据其工作原理可以分为: 容积型 速度型 1）容积型压缩机 用机械的方法使密闭容器的容积变小,使气体压缩而增加其压力的机器。 它有两种结构型式：往复活塞式(简称活塞式) 回转式9 2)速度型压缩机 在用机械的方法使流动的汽体

3、获得很高的流速，然后在扩张的通道内使汽体流速减小， 使汽体的动能转化为压力能，从而达到提高汽 体压力的目的，这种机器称为速度型压缩机， 属于这一类的有离心式制冷压缩机。 这种压缩机工作时，汽体在高速旋转的叶轮 推动下，不但获得了很高的速度，并且在离心力 的作用下，沿着叶轮半径方向被甩出，然后进入 截面逐渐扩大的扩压，在那里气体的速度逐渐下 降而压力则随之提高。10压缩机的种类11 全封闭活塞式压缩机工作过程12 活塞式压缩机工作过程分解13 滚动转子式压缩机工作过程14 摆转式压缩机工作过程15 螺杆式压缩机工作过程16 17 单螺杆式压缩机工作过程18 涡旋式压缩机工作过程19滑片式压缩机工

4、作过程20斜盘式压缩机工作过程212223离心式压缩机工作过程24 制冷压缩机（按压缩机的热力学工作原理分）容积型速度型（按压缩机部件运动特点分）往复式回转式 滚动转动式滑片式单螺杆式双螺杆式涡旋式（按结构特点分）离心式活塞式压缩机种类251) 按工作的蒸发温度范围分类 对于单级制冷压缩机，一般可按其工作蒸发温度的范围分为高温、中温和低温压缩机三种，但在具体蒸发温度区域的划分上并不统一。下面列举一种某些著名压缩机产品沿用的大致工作蒸发温度的分类范围。 2 .压缩机的分类高温制冷压缩机 (-10 0 )中温制冷压缩机 (-15 0 )低温制冷压缩机 (- 40 -15 )26 2）按制冷量的大小

5、分类 大型（550kW）中型（25550）kW小 型（25kW）27 3）按密封结构形式分类 制冷系统中的制冷剂应是不容许泄漏的，这意味着系统中凡与制冷剂接触的每个部件都应是对外界是密封的。根据制冷压缩机所采取的防泄漏方式和结构，可有三种不同的基本压缩机形式。 开启式压缩机 半封闭式压缩机 全封闭式压缩机 28开启式压缩机29开启式压缩机结构图30半封闭式压缩机31半封闭式压缩机结构图32全封闭式压缩机33三个主要问题： 第一 实现CFCS和HCFCS的替代， 以免大气臭氧层继续遭受坏。 第二 是要进一步提高设备和系统的 效率以降低由 于能源消耗带 来的日趋严重的地球变暖象。 第三 是在全球竞

6、争的白热化中如何 脱颖而出 二 制冷压缩机的当前发展概况34 目前各类压缩机的大致应用范围及制冷量大小351.活塞式压缩机 2.螺杆式压缩机 3.转子式压缩机 4.涡旋式压缩机 5.离心式压缩机36CFCs 和HCFCs的替代问题1名称:CFCs全卤代烃，分子中只有氯、氟、碳原子， 称氯氟烃如：R11，R12，R13，R14， R113，R114 等, Cl: Chlorine, F：Fluorine, C:CarbonHCFCs分子中只有氢、氯、氟、碳原子，称氢氯氟烃，如：R22， H：Hydrogen HFCs含氢、氟、碳，称氢氟烃，如R134a三、环境保护对压缩机提出的要求37 2危害性

7、指标 *ODP 臭氧消耗潜能 （Ozone-depletion potential) GWP 全球变暖潜能 （Global-warming potential)首先被替代逐步淘汰(phase out)CFCSHCFCSODP增大HFCsODP=0GWP038 3替代时间表 对CFCs包括R11、R12、R113、R114等 发达国家：1996年1月1日完全停止生产和 销售 发展中国家：2010年停用 对HCFCS包括R22、R142b、R123等 发达国家：2020年停用 发展中国家：2040年停用39 4替代工质被替代物质替代物质CFC-12CFC-11HCFC-22R-502HFC-134

8、a, HC600aHFC-245a, HCFC-123(过渡）HFC-134a，R407C，HC-290R-404A，R-507等目前还没有理想的替代制冷剂，研究工作正在进行中。天然工质的使用:氨、CO2、碳氢化合物40思考题：1.压缩机根据其工作原理分为几类？2.掌握各类压缩机的适用范围3.了解环境保护对压缩机提出的要求。第一章容积型制冷压缩机的热力学基础 2022/8/2641 第一节 单级活塞式压缩机的理论循环 理论循环的五点假设： 1、压缩机没有余隙容积。 2、吸汽与排汽过程中没有压力损失。 3、吸汽与排汽过程中无热量传递。 4、无漏汽损失。 5、无摩擦损失，因而不消耗摩擦功。 由以上

9、条件可以看出： 理想工作过程不存在任何容积和能量损失， 因而对于给定的压缩机来说，其输汽量为最大， 耗功量最小。2022/8/2642 一、活塞式压缩机的理论输汽量 汽缸工作容积： (1-1) 压缩机的输气量有容积输气量和质量输气量之分. 理论容积输气量 qvt: (1-2 ) 理论质量输气量qmt (1-3 )2022/8/26432022/8/26442022/8/2645二.压缩机消耗的理论功率 理论循环所消耗的理论功Wts (1-4 )单位绝热理论功Wts (1-5 ) 压缩机所消耗的理论功率Pts (1-6 )2022/8/2646 第二节 容积型压缩机的实际性能 影响容积型压缩机的

10、性能的主要因素： 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。2022/8/2647 第三节 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 压缩机中工作时发生过压缩和欠压缩的压 缩过程。 一.内容积比 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 (1-7)2022/8/2648 根

11、据多变过程方程式， 压缩机的内压力比p (1-8)2022/8/2649 二、 附加功损失 内压力比 工作容积内压缩终 了压力P2与吸汽 压力P1的比值 外压力比 - 排汽管内的汽体压 力（背压力或称外压力）Pd与吸P1的比 值则称为外压力比。 如果内外压力比不相等，就会产生附 加功损失 下面分三种情况讨论： 2022/8/2650 1. Pd P2 2. Pd = P2 3. Pd P2 2022/8/2651 第四节 制冷压缩机的基本性能参数 一、实际输气量 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 ( 1- 9 ) 二、输汽系数 压缩机的实际输汽量

12、与理论输汽量之比称为 输汽数。 （1-10）2022/8/2652 三、制冷量 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： kW (1-11) 为了便于比较和选用，有必要根据其不同的使用条件 规定统一的工况来表示压缩机的制冷量.2022/8/2653 四、制(排)热量 制热量是压缩机的制冷量和部分压缩机输 入功率的当量热量之和，它是通过系统中的冷凝 器排出的。 在一定工况下的排热量Qh为： Qh = qma（h2h3） = qma (h

13、1h4) +(h2h1) = qmaq0 + qma(h2h1) = QO + qma(h2h1) 从图1-3b的压缩机的能量平衡关系图上不难发现 qma（h2h1）PelQr2022/8/2654 于是可得 Qh = Q0 + PelQr = Q0 + f Pel (1-12)2022/8/2655 五、指示功率和指示效率 指示功率Pi单位时间内实际循环所消耗的 指示功，单位kW。 (1-13) 指示效率i是指压缩1kg工质所需的等熵循 环理论功ts与实际循环指示功i之比。 (1-14) 2022/8/2656 六、轴功率、摩擦功率和轴效率、机械效率 轴功率Pe由原动机传到压缩机主轴上 的功

14、率称单位为kW。 指示功率Pi 轴功率Pe 摩擦功率Pm 即 Pe = Pi + Pm (1-15 ) 指示功率Pi直接用于完成压缩机的工作循环 摩擦功率Pm 用于克服压缩机中各运动部件 的摩擦阻力和驱动附属的设备， 如润滑用液压泵等。2022/8/2657 轴效率e等熵压缩理论功率与轴功率之比 (1-16 ) 它可以评定主轴输入功率的利用完善程度， 较适用于开启式压缩机。 机械效率m 是指示功率和轴功率之比 (1-17 ) 它可以评定压缩机摩擦损耗的大小程度。 另 (1-18 )2022/8/2658七、电功率和电效率 输入电动机的功率就是压缩机所消耗 的电功率Pel，单位为kW。 电效率e

15、l 等熵压缩理论功率与电功率之比。 (1-19) 它用以评定利用电动机输入功率的完善度。 对于封闭式制冷压缩机，电效率对它较为适用。 (1-20)2022/8/2659 八、性能系数 性能系COP(Coefficientofperformance) 它是在一定工况下制冷压缩机的制冷 量与所消耗功率之比。 用来衡量制冷压缩机的动力经济性。 对于开启式压缩机 （1-21） 对于封闭式压缩机 （1-22） 性能系数也称单位输入功率制冷量 2022/8/2660 思考题：1.压缩机的理想工作循环由那几个过程组成？压缩机应具备什么条件？2.影响压缩机性能的各种因素有那些？3.何为附加功损失？4.压缩机的

16、基本性能参数有那些？2022/8/26612022/8/2662第 二 章活塞式制冷压缩机 2022/8/2663 第一节 活塞式压缩机概述 一、压缩机分类 1、按使用的工质分类 : 分为氨压机、氟利昂压缩机、异丁烷压 缩机等 。 2、按压缩机的密封方式分类: 分为开启式和封闭式 两大类 3、按气缸布置方式分类 分为卧式、直立式和角度式三种类型 。2022/8/26642022/8/2665 4、按制冷量的大小分类 分为小、中、大 三类。 5、按气体压缩的级数分类 分为单级压缩和多级(一般为两级)压缩制 冷压缩机。 6、按活塞行程分类 分为短行程和长行程两种。 2022/8/2666 二、压缩

17、机的型号及基本参数 GB 10891989规定： 小型活塞式单级制冷压缩机的型号表示如下： 2022/8/2667 中型活塞式单级制冷压缩机的型号表示：2022/8/2668 压缩机组型号表示 老的压缩机型号表示方法2022/8/2669 第二节活塞式压缩机的基本结构和工作过程 一、基本结构和名词术语 1、基本结构 包括机体、曲轴、连杆组件、活 塞组件、吸排汽组件、 汽缸套组件等。 图2-2即为一台立式两缸活塞曲柄连 杆式制冷压缩机的结构轴测图。2022/8/2670了2022/8/26712022/8/2672 从图2-2可见，单作用压缩机汽缸可变工 作容积的基本构成和工作原理如下： 圆筒形

18、的汽缸、顶部设置的吸排阀、与 活塞共同构成可变工作容积。 当曲轴在原动机的驱动下旋转时，通过曲 柄、连杆、活塞销的传动，使活塞在汽缸内作 往复直线运动，其行程为曲轴偏心距r的两倍。 曲轴每旋转一周，活塞往复运动一次，可 变工作容积中将完成一个包括汽体的吸入、压 缩和排出过程在内的工作循环。 2022/8/2673 外型 2022/8/2674 总体结构 2022/8/26752022/8/2676 2、名词术语 1)外止点（上止点）： 活塞在汽缸中作反复运动时,离曲轴旋转 中心最远的位置，如图2-3（a）所示。 2)内止点（下止点）： 活塞在汽缸中作反复运动时,离曲轴旋转 中心最近的位置，如图

19、2-3（b）所示。 3)活塞行程： 外止点与内止点之间的距离，通常用S 表示，等于曲柄半径R的两倍，即S=2R，单位 为米。2022/8/2677 4)余隙容积： 活塞位于外止点时，活塞顶面与汽缸端 面之间的容积，汽阀通道及第一道活塞环以 上的环形容积的总和（图2-3（a），以Vc 表示。 5)相对余隙容积： 余隙容积与汽缸工作容积之比，以C表示， 即 式中：Vc 余隙容积； Vp 汽缸工作容积。2022/8/2678 图2-32022/8/2679 二、压缩机的工作过程 1.理想工作过程（图2-4） 组成： 吸气 压缩 排气 2.实际工作过程（图2-5） 组成： 吸气压缩排气 膨胀三2022

20、/8/26802022/8/2681 图2-4 图2-52022/8/2682 第三节 活塞式压缩机的热力性能 一、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。压缩机的理论输汽量用公式进行计算，而压缩机的实际输汽量，一般只能用实验的方法进行测量。 我们把压缩机的实际输汽量qVa与理论输汽量qVt 的比值，称为压缩机的输汽系数， 即2022/8/2683 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。

21、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： （2-1）2022/8/2684 1、影响压缩机输汽系数的各种因素： 1）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。由于余隙容积的存在，工作 过程中出现了膨胀过程，占据了一定的气缸工 作容积，使部分活塞行程失去了吸气作用，导 致压缩机吸气量的减少，即压缩机的实际输气 量的减少。 定义: 2022/8/2685 由理论分析和推导可知，容积系 数V、可由下式进行计算： (2-2) 式 (2-2）可以简化为 (2-3)2022/8/2686 由上式可

22、以看出，影响V系数的因素有 相对余隙容积c、压缩比 (pc/pe)，膨胀指 数m 。 如果 、m 不变， c 增加 V c 、m 不变， 增加 V c、 不变， m 增加 V1232022/8/2687 2）压力系数 它反映了吸气压力损失对压缩机 输气量的影响。在压缩机的吸气过程中 ，由于吸气阀开启时要克服气阀弹簧力 ，以及气体流过气阀时，由于通道截面 较小，流动速度较高，故产生一定的流 动阻力，使吸气过程中气缸内的压力 p1 恒低于吸入管中的压力pe。使压缩机的实 际吸气量减少。2022/8/2688 定义: 经推导和分析可知，压力系数可用下式计算： （2-4）2022/8/2689 3）温

23、度系数 T 它反映在吸气过程中，因气体的预热 对气体输气量的影响。 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。 定义： 式中： VB - 进入气缸未被气缸壁加热气体的比容； VC - 进入气缸被气缸壁加热气体的比容。2022/8/2690 T的数值通常用经验公式计算 对于开启式压缩机为： （2-5） 对于封闭式制冷压缩机为： （2-6）2022/8/2691 4）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。压缩机的泄漏主要是由于 活塞环与气缸壁面之间的不密封，吸、排气阀 关闭不及时或不严密，造成制冷剂

24、蒸气从高压 侧泄漏到低压侧，从而引起输气量的下降。 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。 对开启式压缩机，l =0.970.99。 对封闭式压缩机， 高温工况时，1 =0.95； 中温工况时，1 =0.90； 低温工况时，1 = 0.85。2022/8/2692 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: 1)当转速大于720r/min，c = 3% 4%时 （2-7） 2)对双级压缩机的低压级 （2-8）2022/8/2693 2、输气系

25、数的特性曲线 压缩机的输汽系数可通过分析或计算求 得，也可通过压缩机在不同工况下进行试验， 测得的制冷剂质量流量qma，按公式求得， 并将求得的值做成输汽系数特性曲线，供设 计或运行时查找。 图2-6是开启式压缩机随工况变化关系。 (a) 氨工质 (b) R12 (c) R222022/8/26942022/8/2695 二、压缩机的功率和效率 1、指示功率与指示效率 直接用于完成气缸中工作循环所消耗的 功称为指示功。单位时间内所消耗的指示功， 称为压缩机的指示功率。 理想循环中压缩1kg制冷剂所消耗的功 Wts，与实际循环中所消耗的功Wi的比值， 称为压缩机的指示效率，用i表示。 2022/

26、8/2696 开启式压缩机中的 可用下列经验公式计算： i = T + bte (2-9) 压缩机的指示效率也可由图2-7查取。2022/8/2697 2、轴功率、磨擦功率与机械效率 由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率， 用Pe表示。轴功率的一部分直接用于压缩气体 ，称为指示功率，用Pi表示；另一部分用于克 服曲柄连杆机构等的摩擦阻力，称为摩擦功 率，用Pm表示。 显然，压缩机的轴功率必然比指示功率 大，两者之比值称为机械效率，用m表示。 （1-17） 2022/8/2698 摩擦功率主要有往复摩擦功率和旋转摩擦功率组成，前者约占60%-70%，后者占30%-40%。 摩擦功率可以通过测定空载

27、下压缩机的轴功率求得，也可以通过机械效率来计算。 制冷压缩机的机械效率一般在0.75-0.9之间。图2-8示出机械效率m与压缩比之间的关系曲线。2022/8/2699 由图可见，m随的增加而下降。这是 因为增大，指示功率减少而摩擦功率几乎保 持不变，从而导致m下降的缘故。 指示效率i与机械效率m的乘积，称 压缩机的轴效率，用e表示： e = i m2022/8/26100 3、配用电动机功率 确定制冷压缩机所配用的电动机功率时，还 应考虑到压缩机与电动机之间的联接方式及压 缩机的类型。 对于开启式压缩机， 如用带轮联接时，应考虑传动效率。 如用联轴器直接传动时，则不必考虑传动效率。 对于封闭式

28、压缩机，因电动机与压缩机共用一根 轴，也不必考虑传动效率问题。 制冷压缩机所需要的轴功率，是随工况的变化而 变化的，选配电动机功率时，应考虑到这一因素。 一般则电动机的轴功率可按运行工况下的轴功 率，再考虑适当裕量(10%15%)选配。2022/8/26101 三、压缩机的排汽温度 制冷压缩机的排汽温度过高（排汽过热）对 压缩机会产生以下影响： 1、使压缩机的容积效率降低和功耗增加： 2、导致轴承汽缸和活塞环产生不应有的磨损，甚至 引起烧坏轴瓦、轴颈和拉伤汽缸壁的严重事故： 3、促使制冷剂和润滑油与金属等物质接触下分解， 发生积炭和酸类物质等。 4、排汽过热甚至会导致活塞的过分膨胀而卡死在汽

29、缸内；以及封闭式压缩机的内置电动机烧毁； 5、排汽温度过高也会影响压缩机的寿命。2022/8/26102 因此有必要对压缩机的排汽温度加以限制 对于： R717和R22排汽温度应低于150。 对于： R12 排汽温度应低于130。 压缩机的排汽温度取决于压力比、吸排汽 阻力损失、吸气终了温度和多变压缩过程指数。 降低排汽温度的措施： 限制压缩机单级的压力比。 加强对压缩机的冷却 采用混合工质2022/8/26103 四、压缩机的运行特性曲线和工况 1、运行特性曲线 压缩机的运行特性是指在规定的工作范围内运 行时，压缩机的制冷量和功率随工况变化的关系。 一台压缩机当其转数n不变时，其理论排汽量是

30、 不变的，但由于工作温度的变化，其单位质量制冷量 qo，以及Wi和qma也是要变化的，因此制冷压缩机的 制冷量Qo及轴功率Pe 等性能指标也要发生相应的变 化。 为了确定制冷压缩机的性能，压缩机的制造厂 家对其所生产的各种类型的压缩机都要在实验台上， 针对某种制冷剂和一定的工作转速测试出在不同的工 况下的制冷量和轴功率，并据此绘制出压缩机的性能 曲线，2022/8/26104 即在不同的冷凝温度下，压缩机的制冷量 和轴功率对蒸发温度的关系曲线。 我们可以根据运行工况方便从中查出压 缩机在不同工况下的制冷量和轴功率。 性能曲线的工况含有国家规定的过冷度和过 热度。 图2-9是47FG(4FV7K

31、)型压缩机的性能曲线。 由性能曲线可见：当蒸发温度一定时， 随着冷凝温度的上升，制冷量减少，而轴功率 增大；当冷凝温度一定时，随着蒸发温度的下 降，制冷量减少。2022/8/26105 通过性能曲线，可以较方便地求出 制冷压缩机在不同工况下的性能系数COPe， 它的数值也是随冷凝温度和蒸发温度而变化的。 COPe值是说明制冷 压缩机性能的一不可缺少 的主要经济指标。相同工况 下，COPe值越大说明压缩 机性能越好。2022/8/26106 2、压缩机的工况 由以上分析可知，同一台压缩机的制冷 量，是随th和to的改变而改变的，因此不指出 压缩机的工作条件而比较它的制冷量的大小是 没有意义的。

32、为了对压缩机的性能加以对比，根据我 国的具体情况，规定了“名义工况”、“考核工 况”、“最大功率工况”、“低吸气压力工况”等。 表2-3 表2-7分别列出了活塞制冷压 缩机的名义工况和考核工况的相关数值。 制冷压缩机的工况虽然可以根据需要加以改 变，但仍有一定的经济、安全的工作范围 。超出这 个范围，压缩机的运行可靠性降低，效率和作用寿 命下降，甚至会发生危险。 2022/8/26107 例2-1 试对612.5AG（6AW12.5）压缩机进 行考核工况下的热力计算。 解：按压缩机型式、型号表示规则可知：该机 为6缸、W形、缸径D125mm、行程S100mm、转 速n960r/min，制冷剂为

33、氨的压缩机。相对余隙容 积取c = 0.04。 按氨压缩机的考核工况，蒸发温度te = - 15、过冷温度t4 =25、冷凝温度t c =30。该工况下物质循环的p-h图。 如图2-10所示。2022/8/26108 由氨制冷剂的热力性质表和图，查得各点的 有关参数值如下： 参数 te t c t 1 t 4 p c p e h 1 h2 h4=h5 V1 数值 -15 30 -10 25 1169 236 1374 1612 241 0.52 1）单位制冷量 q0 h1 h4 = 1374.7241.31133.67 kJ / kg 2）单位理论功 ts =2 h11612.71374.72

34、38 kJ / kg 3）理论输气量2022/8/26109 4）容积系数 5）压力系数 6）温度系数 7）泄漏系数 8）输气系数 = V p T l = 0.8690.9520.8520.98 = 0.69取 l = 0.982022/8/26110 9）实际质量输汽量 10）制冷量 Q0 = qmaq0=0.1571133.67=178 k 11）指示效率 i = t + bte=0.8520.00115=0.837 12）指示功率 2022/8/26111 13）摩擦功率 P m = qvt p m= 0.11850=5.9kW 式中 p m平均摩擦压力（kPa），对 于氨压缩机，p m

35、 = （5070）kPa 14）轴功率 Pe = P i + P m = 44.64+5.9=50.54kW 15）性能系数2022/8/26112 第四节 活塞式压缩机的主要零部件与结构 一、活塞组 活塞组是活塞、活塞销、活塞环等的总 称。活塞组在连杆的带动下，在气缸内作往复 运动，在气阀部件的配合下完成吸入、压缩和 输送气体的作用。 图2-11所示为典型的筒形活塞组部件图。 它由活塞、气环、油环、活塞销、弹簧挡圈组成。 1、活塞 筒形活塞分顶部、环部和裙部三部分。 活塞顶部做成下凹或锥形（如图2 - 12a），是为 了适应气阀组的结构，以达到减少余隙容积的目的。 2022/8/26113活

36、 塞2022/8/26114 2、活塞销 活塞销用来连接活塞和连杆小头。 连杆通过活塞销带动活塞作往复运动。活 塞销结构简单，一般制成中空的圆柱体。 3、活塞环 活塞环有气环和油环两种。 气环的作用是密封气缸的工作容积，防 止压气体通过气缸壁与活塞表面之间的间隙泄 漏到曲轴箱中。 油环的作用是刮下附着于气缸壁上多余的 润滑油，并使壁面上油膜分布均匀。 汽环的密封作用如图2-13所示。 为了使活塞环本身具有弹性，环中必须开有 切口，切口形式有直切口、斜切口和搭切口三种。 2022/8/26115 气环的泵油作用 汽环不断地上下移动，润滑油就会被挤入汽环的上 侧间隙中，从而逐渐上升而进入汽缸中 。

37、2022/8/26116 油环的刮油作用 油环的刮油作用是依靠环的结构及其与环槽的配合来实现 2022/8/26117 二、连杆组 连杆组部件如图2-16所示。它是由小头衬 套、连杆体、大头轴瓦、连杆螺栓、大头盖、 螺母及开口销等组成。2022/8/26118 连杆与活塞组件2022/8/26119 连杆大头有剖分式和整体式两种 2022/8/261202022/8/26121 三、曲轴 曲轴是压缩机的重要部件之一，压缩机的 全部功率都通过曲轴输入。曲轴受力情况复杂， 要求有足够的强度、刚度和耐磨性。在中小型制 冷压缩机中，最为常见的是曲拐轴和偏心轴两种 类型。 曲拐轴简称曲轴，结构如图2-2

38、2所示。 它由主轴颈、曲柄和曲柄销（又称连杆轴颈） 三部分组成 偏心轴结构如图2-23所示，多用于小型全 封闭或半封闭式压缩机中。2022/8/26122多用于小型全封闭或半封闭式压缩机 2022/8/26123 四、轴封装置 轴封装置是开启式压缩机的重要部件之一。 它的作用是防止曲轴箱内的制冷剂通过曲轴伸出端 向外泄漏，阻止外界空气通过曲轴伸出端向曲轴箱 内渗透。 轴封装置主要有波纹管式和摩擦环式两种。 摩擦环式轴封装置的结构型式也很多，常见 的如图2-24所示。 动摩擦环4在弹簧2的弹力下紧贴压板7（固定 环）。形成径向动密封面。 橡胶密封圈5一方面用来密封轴与摩擦环之间 的间隙，形成径向

39、静密封面 。另一方面带动摩擦 环与轴一起旋转，形成轴向静密封面 。 2022/8/26124磨檫环轴封装置 泄漏方向动摩擦副材料：磷青铜15Cr(20Cr)浸渍石墨HT200，磷青铜HT200Q密封橡胶圈材料：氯醇橡胶和丁晴橡胶轴向静密封面径向静密封面径向动密封面2022/8/26125 波形轴封装置 泄漏方向动摩擦副材料：磷青铜15Cr(20Cr)浸渍石墨HT200，磷青铜HT200Q密封橡胶圈材料：氯醇橡胶和丁晴橡胶轴向静密封面径向静密封面径向动密封面2022/8/26126 五、气阀组 气阀是压缩机的重要部件之一。它的正常 工作才能保证压缩机实现吸气、压缩、排气、 膨胀四个工作过程。气阀

40、性能的好坏，直接影 响到压缩机的制冷量和功率消耗。阀片的寿命 是关系到压缩机连续运转期限的重要因素。 气阀主要由阀座、阀片、弹簧和阀盖（阀 片的升高限制器）组成，如图2-25所示。气阀 的启闭是依靠阀片二侧的压力差来实现的。 气阀实质上是一自动阀。 气阀的结构型式也是多种多样，最常见的 有环片阀、簧片阀两种。 2022/8/26127气体力阀片弹簧阀座通道阀线阀座升程限制器气阀组成和阀片的受力弹簧力 气阀的工作原理2022/8/26128 1）环片阀 这是日前应用最广泛的一种。我国缸径在 70mm以上的中小型活塞式制冷压缩机系列，均 采用如图2-26所示这种型式。 少数没有气化的制冷剂液体进入

41、汽缸，导致 缸内压力急剧增高，此时安全盖起跳，压缩机内 发出沉重的撞击声，此现象称为“液击” 环片阀的结构简单、加工方便、工作可靠， 但由于阀片较厚，运动质量较大，阀片经常与导 向面摩擦，工作时冲击性较大，阀片启闭不易做 到迅速、及时，而使气体在阀中容易产生涡流， 增大损失，故环状阀片适用于转速低于1500r/min 的压缩机中。液击2022/8/261292022/8/26130 刚性环片阀 刚性环片阀 特点: 中大型往复制冷压缩机中采用, 结构简单,易于制造, 工作可靠, 可实现顶开吸气阀片输气量调节, 但余隙容积较大, 损失也较大.2022/8/26131 2）簧片阀 又称舌簧阀或翼状阀

42、。 阀片一端固定在阀座上，另一端可以上下 运动，以达到启闭的目的。阀片由厚度为0.10.3 mm的弹性薄钢片制成，因此质量轻、惯性小、 启闭迅速，适用于小型高转速压缩机。 簧片阀的结构如图2-27的所示。吸、排气阀 片均为簧片式，分装于阀板1的下、上两侧。吸气 阀呈舌形，它的一端用销钉8固定在阀板1上，另一 端可以自由运动，并伸入气缸端面相应的凹槽中， 凹槽的深度限制了阀片的升程，起到升高限制器的 作用。 簧片阀阀片的形状很多，随阀座上气流通道 和阀片的固定位置而异。现列举数种示于图2-28。2022/8/26132 簧片阀 吸气孔与吸气腔相连排气阀片吸气阀片BB向C向C排气孔与气缸相连202

43、2/8/26133 阀片为弹性薄刚片，具有一定的弹性，若弹力不够，可加弹力片。吸气阀一般不需升程限制器。 结构简单，余隙容积小，阀片质量轻，启闭迅速，用于小型高速全封闭式压缩机中。特点2022/8/26134簧片阀构件2022/8/26135 六、机体和缸套 机体是支承压缩机全部质量并保证零部件 之间有正确的相对位置的部件。机体包括气缸 体和曲轴箱两个部分。安装气缸套的部位称为 气缸体，安装曲轴的部位称曲轴箱。装在机体 上的还有气缸盖、轴承座等零部件。机体是整 个压缩机的支架，因而要求其有足够的强度和 刚性。 机体的结构型式很多，有的带气缸套，有 的气缸是直接在机体上加工而成。 图2-29所示

44、为一小型两缸压缩机的机体结构。 高速多缸压缩机的机体常采用气缸体和气 缸套分开的结构型式，如图2-30所示。 2022/8/26136机体: 是整个压缩机的支架，要求其有足够的强度和刚性。 气缸体和曲轴箱，可以是分体和整体，机体上设有冷却水、润滑油、气流的通道和阀腔等结构。 气缸体、排气腔及内置电机的温度较高，需要设置冷却结构。冷却方式有：水冷、风冷和制冷工质冷却。 机体和缸套 2022/8/26137 高速多缸压缩机的机体 2022/8/26138 气缸套使气缸和机体分开，当气缸磨损时,便于更换。气 缸 套 2022/8/26139 第二节 活塞式压缩机的润滑系统 润滑是压缩机中的重要问题之

45、一，它不仅 影响到压缩机的性能指标，而且与压缩机的寿 命、可靠性、安全性也直接相关。 润滑的作用如下： 1)使摩擦表面被油膜分隔，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)带走摩擦热，使摩擦表面温度不致过高。 3)润滑油充满与气缸的间隙和轴封的摩擦表 面之间，增强了密封作用。 4)带走磨屑，改善摩擦表面的工作情况。 5)作为能量调节的液压动力。2022/8/26140 一、润滑方式润滑系统 润滑方式： 飞溅润滑 压力润滑 飞溅润滑是利用运动零件的击溅作用， 将润滑油送至需要的摩擦表面，图2-32所示的 立式开启式压缩机是一个典型的采

46、用飞溅润滑 的压缩机。 压力润滑是利用油泵产生一定的油压，通 过输油通道 将润滑油送到各摩擦表面。 压力润滑有离心泵油润滑和齿轮油泵润滑 和两种。2022/8/26141 飞溅润滑 用连杆大头端的击油勺飞溅油到各润滑摩擦副，结构简单，但润滑效果差，无法控制油量，适用于小型压缩机只。2022/8/26142利用离心供油机构进行润滑，依靠曲轴的旋转产生的离心作用，将油输送到各润滑处。压力润滑离心供油2022/8/26143）对立轴式压缩机电机在压缩机之上的，一般具有偏心油道的离心供油机构。对电机在压缩机之下的，需设延伸油管。）对卧轴式压缩机利用在曲轴的非功率输入端，设置甩油转盘和集油杯，然后利用油

47、道在离心力作用下供油。离心供油机构形式：）偏心油道2022/8/26144压力润滑齿轮油泵供油油泵为内啮合转子液压泵油压控制润滑输气量调节2022/8/26145 二、润滑设备 压力润滑系统的主要设备有油泵、过滤 器、油冷却器、油压调节阀、油压继电器及油 压表等。 1、齿轮油泵 目前压缩机中所采用的油泵有下列三种型式: （1）外啮合齿轮油泵 它是老式产品中广泛使用的一种。结构简 单，如图2-35所示 。 特点：这种齿轮油泵具有结构简单，制造容易，工 作稳定，使用寿命长等优点。但只能单方面 转动供油，否则将失去泵油能力，因此需要 特别注意压缩机的运转方向。对于采用三相 电动机的封闭式压缩机来说是

48、不适用的。2022/8/26146这种齿轮油泵的结构简单，只能单方面转动供油，因此需要特别注意压缩机的运转方向。（1）外啮合齿轮油泵 齿 轮 油 泵2022/8/26147 （2）月牙形齿轮油泵 其结构如图2-36所示，是由外齿轮1、内齿 轮3、月牙体2及泵壳4等零件组成 。 供油关系并未因旋转方向发生改变而有所变化。这种油泵特别适合于封闭式压缩机。2022/8/26148 （3）内啮合转子油泵 又称转子泵，其结构如图2-37所示。它也 是由两个偏心安装的内、外转子及泵体、偏心 套等组成。内转子是一个四个齿的外齿轮，外 转子是一个五个齿的内齿轮。运动时，两个转 子的齿相互啮合，向同一方面转动，

49、但转速不 相等。油从吸油孔吸入，由排油孔排出，贮油 空间容积的变化如图2- 38所示。 转子泵同样具有结构紧凑、可正反旋转的 优点。由于外、内转子可用铁-石墨粉末模压烧 结成形，因而加工简单、节省材料、精度高、 寿命长，被广泛采用。2022/8/26149原理基本上与月牙形齿轮油泵相同，具有结构紧凑、可正反旋转的优点，被广泛采用。 内啮合转子油泵 2022/8/26150 2、油过滤器 制冷压缩机中润滑油过滤器有粗过渡器和 精过滤器两种。它的作用是滤去润滑油中的金 属屑、型砂、机械杂质等，防止它们进入摩擦 表面，造成磨损加剧。 粗过滤器往往做成网式，装在曲轴箱油池 内，网两端封闭，防止较大杂质

50、进入油泵。有 些网式过滤器中，还装有环状或棒状磁性元 件，用来吸引润滑油中的铁屑。 精过滤器大多采用金属片缝隙式，其结构 如图2-39所示。精过滤器也可使用羊毛毡作为过 滤材料，过滤效果更好，但阻力很大，且易阻塞。 2022/8/26151精过滤器金属片缝隙式 毛毡滤料 油 过 滤 器 粗过滤器精过滤器 2022/8/26152 3、油冷却器 曲轴箱（或机壳）内的油温不宜过高，否 则会因油过稀而破坏正常的润滑。 按GB10872-1989规定: 对于小型活塞式单级制冷压缩机，当环境 温度高达 43，冷却水温度33时，曲轴箱 中润滑油的温度应不高于80； 对于中型活塞式单级制冷压缩机，在上述 同

51、样温度条件下，曲轴箱中润滑油的温度应不 高于70。 对于小型压缩机，润滑油的冷却靠曲轴箱 箱壁的自然散热； 对于功率较大的压缩机，常常需对润滑油 进行强制冷却。2022/8/26153 4、油压调节阀 油压调节阀用于调节润滑系统中的油压。 一般安装在压缩机的后主轴承上，如图2-40所示。 油压调节阀由阀芯、弹簧、阀体和调节杆等组成。 工作原理： 通过改变弹簧力的大小，达到改变工作时阀 芯的开启度，从而调节压缩机润滑系统中的油压。 调节方法： 若油压偏低，则顺时针旋转调节阀杆，以增大 弹簧力，减少阀芯的开启度；反之则逆时针旋转， 使油压下降。调整油压调节阀时应同时观察油压表 和吸汽压力表，看油压

52、差是否达到要求。2022/8/26154 油 压 调 节 阀压缩机上往往 还装有油压压差控制器，当油压差低于规定数值时，它就控制压缩机进行保护性停车2022/8/26155 三、润滑油的性能 制冷压缩机使用的润滑油，也称为冷冻 （机）油。为保证压缩机的正常运行，对润滑 油的性能有下列要求： 1)相容性 所选用的润滑油应与所采用的制冷剂及材 料等相容。 2)粘度 粘度是润滑油的最主要特性，它不仅决定 油的润滑性能，而且还直接影响到压缩机的性 能、摩擦零件的冷却和密封性能。 3)酸值 润滑油中如含有酸类物质，与金属接触会 引起腐蚀。2022/8/26156 4)浊点 所选润滑油浊点应低于蒸发温度，

53、否则石 蜡析出会阻塞节流机构。 5)凝点 冷冻油的凝点一般应低于40。 6)闪点 冷冻油的闪点必须比排气温度高1530 以上，以免引起润滑油的结焦甚至燃烧。通常 要求润滑油的闪点不低于150。 7)化学稳定性、氧化安定性 在使用过程中，润滑油在高温下与金属、 制冷剂、水分等接触时，会产生分解、氧化和 聚合等反应。2022/8/26157 8)含水量、机械杂质和溶胶 润滑油中不应含有水分、机械杂质和溶 胶。水分的存在会加剧对金属和电绝缘材料 的腐蚀，导致氟利昂制冷系统内的冰堵和“镀 铜”，破坏了压缩机的正常运行；机械杂质存 在将使磨损加剧，严重时会堵塞油路。 9)击穿电压 这是表示冷冻油电绝缘性

54、能的指标。在封 闭式压缩机中，由于冷冻油与电动机绕组和接 线柱接触，因而要求具有较高的击穿电压，一 般应在25kV以上。 表2-12是部分润滑油的技术要求2022/8/26158 第六节 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 压缩机的产冷量，也应是调节输气量，使其和 当时的外界负荷相适应。调节的方法：（）压缩机间歇运行（）旁通调节和顶开吸气阀调节（）关闭吸气通道的调节（）变速调节（）起动卸载2022/8/26159 一、压缩机的间歇运行通过温

55、度控制器来控制压缩机的间歇开、停，使被冷却空间的温度控制在一定范围内。特点：简单但起动频繁，对电网和压缩机均不利，温度变化大。适用于小型压缩机的调节。2022/8/26160旁通调节原理：利用电磁阀和止回阀控制吸、排气腔的连通。调节运行状态低压气体去冷凝器吸气侧排气侧止回阀单向阀正常运行状态高压气体二、旁通调节和顶开吸气阀调节2022/8/26161）对阀片在密封面之下的结构：利用卸载活塞两侧的气压差来控制顶杆调节原理：利用顶开机构将吸气阀片顶开，吸气、压缩和排气均经过吸气阀，而排气阀不开启。顶开吸气阀调节卸载活塞顶杆弹簧顶杆吸气阀片排气阀阀板吸气排气电磁阀控制与低压或高压气相通上气室：吸气压

56、力下气室2022/8/26162顶开吸气阀调节）对阀片在密封面之上的结构：利用液压缸拉杆机构来控制顶杆吸气阀片排气阀片顶杆转动圈无调节时顶杆在转动圈斜面的位置调节时顶杆在转动圈斜面的位置2022/8/26163液压缸拉杆机构油压弹簧力转动环顶杆2022/8/26164压力油分配阀 阀芯连接油缸的连接管进油回油高压油低压油调节手柄AAAA2022/8/26165三、关闭吸气通道的调节吸气腔吸气通道进气弹簧力气体力电磁阀关闭电磁阀打开卸载活塞进气关闭高压腔2022/8/26166四、变速调节1）改变电机极数2）变频调节五、起动卸载对毛细管节流的压缩机，其高压与低压侧是平衡的，无需卸载起动，对膨胀阀

57、节流的压缩机，高低压侧不平衡，因此，起动时需卸载。2022/8/26167起动卸载高压腔低压侧液压活塞截止阀单向阀冷凝器2022/8/26168 第七节 活塞式压缩机的总体结构 活塞式压缩机的总体结构与使用的制冷 剂、工况、冷负荷以及生产、安装成本等因素 有关。大体上可分为单机和多机组合机组两大 类。 一、各种典型总体结构 按压缩机的密封方式分类，压缩机可分为 开启式，半封闭式和全封闭式三种。 1、开启式制冷压缩机 开启式压缩机的曲轴功率输入端伸出机体， 通过联轴器或带轮和原动机相连接。它的特点 是容易拆卸、维修，但密封性较差，工质易泄 漏，因此曲轴外伸端有轴封装置。2022/8/26169

58、活塞式压缩机的总体结构 各种典型总体结构: 1开启式制冷压缩机2022/8/26170开启式制冷压缩机的特点1)原动机独立于制冷系统之外: 可用普通电机和使用其它原动机如汽车中的内燃机.适用于NH3和汽车等场合， 需要轴封装置, 制冷剂易向外泄漏,空气向内泄漏。2)机体布置: 气缸机体和曲轴箱体铸造成一体, 装配精度提高, 设置气缸套,易更换和修配，多缸布置,动力平衡性好。3)气阀的布置: 吸气阀布置在气缸套凸缘上, 可冷却气缸体，实现顶开吸气阀片的输气量调节。与排气阀分开布置,可增加气阀流通面积。4)润滑方式: 压力润滑。2022/8/26171 2、半封闭式制冷压缩机 半封闭式制冷压缩机的

59、电动机和压缩机装 在同一机体内并共用同一根主轴，因而不需要 轴封装置，避免了轴封处的制冷剂泄漏。半封 闭式制冷压缩机的机体在维修时仍可拆卸，其 密封面以法兰连接，用垫片或垫圈密封，这些 密封面虽系静密封面，但难免会产生泄漏，因 而被称为半封闭式压缩机。 由于封闭式压缩机无法从机外观察到压缩 机的转向，因此要求采用强制润滑的润滑油泵 , 能在正、反转时都能正常供油。另外，由于 封闭式压缩机中的电动机绕组和油及制冷剂直 接接触，因此它不适用于氨制冷机。2022/8/26172半封闭式制冷压缩机低温吸气冷却电机特点: 1) 机体结构: 压缩机与电机共机体和共主轴,但气缸体与电机室设有结合面,易于修理

60、又减少了泄漏.2)电机和气缸体的冷却方式:低温吸气冷却。适用于制冷量和输气量大的空调和中温压缩机结合面2022/8/26173半封闭式压缩机实物图片2022/8/26174另一种半封闭式压缩机 特点: 机体结构: 压缩机与电机共机体和主轴(偏心轴),整体式连杆大头,平顶活塞,无输气量调节装置。2)电机的冷却方式: 机体外表面的散热肋片,不适用于较大功率的压缩机 。甩油盘溅油勺 2022/8/26175 3、全封闭式制冷压缩机 全封闭式制冷压缩机的特点，是将压缩机 与电动机一起组装在一个密闭的罩壳内，形成 一个整体，从外表上看只有压缩机进、排气管 和电动机引线。 图2-51为国产2FV5Q型全封