制冷技术的教案

制冷技术的教案第1页/共244页2023/3/222教材及参考资料

教材彦启森等.空气调节用制冷技术（第三版）.中国建筑工业出版社，2004

教学参考书陆亚俊等.空调工程中的制冷技术.哈尔滨工程大学出版社，2001王如竹等.制冷原理与技术.科学出版社，2003吴业正等.

制冷原理与设备.西安交通大学出版社，1987

第2页/共244页2023/3/223教材及参考资料期刊资料

暖通空调制冷学报建筑热能通风空调建筑科学（环境能源版，单月出版）

ASHRAEJournal(美国供热制冷与空调工程师协会ASHRAE)第3页/共244页2023/3/224绪论一、基本概念

制冷：利用人工的方法，把某物体或某空间的温度降低到低于周围环境的温度，并使之维持在这一低温的过程。

实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中。

★

制冷≠冷却

（冷却：高温物体自发向低温物体放热）

制冷机：实现制冷所需的机器和设备。

特点：必须消耗机械功或高温热源提供的热量，从而实现热量的转移）。

第4页/共244页2023/3/225一、基本概念

制冷剂：制冷系统中把热量从被冷却介质传给外部环境介质的内部循环流动的工作介质。

制冷循环：在制冷机中，制冷剂进行周而复始的吸热、放热的热力循环。

第5页/共244页2023/3/2261、实现制冷的途径

利用天然冷源（如：深井水、天然冰等）特点：成本低廉，但受时间和地域的限制且不宜用于获取低于0℃的温度。利用人造冷源特点：采用制冷装置，消耗机械功或高温热源提供的热量从而实现制冷。二、制冷方法第6页/共244页2023/3/227二、制冷方法2、人造冷源制冷技术

液体汽化制冷

气体绝热膨胀制冷

热电制冷第7页/共244页2023/3/2282、人造冷源制冷技术

液体汽化制冷：利用液体气化需吸收气化潜热的原理实现制冷。如：蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷

(本课程的主要研究内容)第8页/共244页2023/3/2292、人造冷源制冷技术第9页/共244页2023/3/22102、人造冷源制冷技术

气体绝热膨胀制冷：将高压气体进行绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取被冷却物体的热量从而制冷。第10页/共244页2023/3/22112、人造冷源制冷技术第11页/共244页2023/3/2212热电制冷：利用某种半导体材料的热电效应实现制冷。2、人造冷源制冷技术1834年，法国科学家珀尔帖发现：两种不同金属组成的闭合回路接上直流电源，则一个接点变冷（吸热）,另一个接点变热（放热），这种现象称为珀尔帖效应。第12页/共244页2023/3/2213三、制冷技术分类

制冷类别温度范围常用制冷方法应用举例普通制冷t＞－120℃液体气化制冷蒸气压缩式空气调节冷藏化工生产吸收式蒸气喷射式热电制冷法空气调节器、医疗深度制冷－120℃至20K气体膨胀制冷法制氧等低温及超低温制冷2－20K气体膨胀制冷法超导、液氦＜2K绝热去磁法超导第13页/共244页2023/3/2214四、制冷技术发展概况

1830～1930，主要采取NH3、CO2、空气等作为制冷剂；1934年美国人波尔金斯成功试制了第一台以乙醚为工质、闭式循环的蒸汽压缩式制冷机；

1930～1990，主要采用氟里昂作为制冷剂；

1990～，积极寻找无污染的制冷剂，替代氟利昂。

第14页/共244页2023/3/2215

空调工程食品工程：冷库、家用冰箱、冰柜、冷藏陈列柜等；机械与电子工业：工业的许多生产过程需要在低温下进行；农业：种子贮存等；医疗卫生事业：血浆、疫苗及某些特殊药品的低温保存；国防工业和现代科学：人工降雨；在高寒地区使用的发动机、汽车、常规武器的环境模拟试验等。

五、制冷技术的应用

第15页/共244页2023/3/2216

减少能耗，如充分利用太阳能、地热能等可再生能源；合理选择和利用制冷剂；提高制冷机的热力性能。

六、制冷技术的研究目的

第16页/共244页2023/3/2217

制冷原理及相应的制冷循环；制冷工质(制冷剂和载冷剂)的性质及选择；蒸汽压缩制冷系统的概念、理论、原理、设备、设计及安装等。

七、本课程的主要研究内容

第17页/共244页2023/3/2218谢谢大家!第18页/共244页2023/3/2219第一章蒸气压缩式制冷的热力学原理建筑工程学院市政工程系第19页/共244页2023/3/2220液体气化制冷原理及实现

1、气化及气化潜热气化：液体转变为气体的物态变化称为气化，有蒸发和沸腾两种形式。液体气化时需吸收气化潜热。

气化潜热：1kg液体气化时所吸收的热量。液体的压力不同，其饱和温度（即沸点）也不同（压力越低，沸点越低，如氨在1标准大气压下，其沸点为－33.4℃）。因此，只要创造一定的低压条件，利用液体的气化即可获取所需要的低温。

第20页/共244页2023/3/22212、液体气化制冷的制冷原理（工作过程）

第21页/共244页2023/3/22223、蒸气压缩式制冷系统的构成

四大基本部件及对应的热力过程压缩机：蒸气压缩

冷凝器：放热冷凝

节流阀：节流降压蒸发器：吸热蒸发

第22页/共244页2023/3/22233、蒸气压缩式制冷系统的构成压缩机：从蒸发器中抽吸制冷剂蒸气并进行压缩的设备。其功能为：从蒸发器中抽取气化的蒸气，从而维持蒸发器内一定的蒸发温度和压力；对吸入的蒸气进行压缩，以维持冷凝器内的高压；输送制冷剂，是系统中的循环动力。

第23页/共244页2023/3/2224冷凝器：制冷剂与冷却介质进行热交换的设备，对外输出热量。制冷剂蒸气在其中冷却、冷凝，释放的热量由空气或水等介质带走。冷却介质：用于冷却制冷剂蒸气的介质称为冷却介质（冷却剂）；冷凝压力：冷凝器中制冷剂蒸气的压力称为冷凝压力；冷凝温度：冷凝压力对应的蒸气饱和温度称为冷凝温度。3、蒸气压缩式制冷系统的构成第24页/共244页2023/3/2225膨胀阀：一种节流机构。其功能为：

经冷凝器冷凝后的高压液态制冷剂转变为低压的液体，为制冷剂在低温低压下气化创造条件；

调节蒸发器的供液量（用于控制压缩机入口处制冷剂蒸气的过热度）。3、蒸气压缩式制冷系统的构成

第25页/共244页2023/3/22263、蒸气压缩式制冷系统的构成

蒸发器：制冷剂与冷冻水进行热交换的设备，对外输出冷量。制冷剂从冷冻水中吸热，在蒸发器中产生气化，从而实现蒸发制冷。蒸发压力：蒸发器内的制冷剂蒸气压力称为蒸发压力。蒸发温度：蒸发压力对应的制冷剂饱和温度为蒸发温度。

第26页/共244页2023/3/2227一、逆卡诺循环（ReverseCarnotCycle）逆卡诺循环：在两个恒温热源之间进行的理想循环。第一节理想制冷循环

逆卡诺循环制冷系统

第27页/共244页2023/3/2228一、逆卡诺循环逆卡诺循环（CarnotCycle）T－S图

1-2：等熵压缩

T0→Tk，耗功wc2-3：等温压缩放热qk=Tk(sa-sb)3-4：等熵膨胀

Tk→T0，做功we4-1：等温膨胀吸热q0=T0(sa-sb)第28页/共244页2023/3/2229逆卡诺循环结果每一制冷循环，1kg制冷剂：

从被冷却介质吸收的热量为：q0=T0(sa-sb)；

向冷却介质放出的热量为：qk＝

Tk(sa-sb)

；循环净耗功量为：w＝wc－we＝qk－q0

=Tk(sa-sb)－T0(sa-sb)=(Tk-T0)(sa-sb)一、逆卡诺循环第29页/共244页2023/3/2230一、逆卡诺循环制冷循环的性能指标：制冷系数制冷系数的定义：单位耗功量所获取的冷量，即

对于逆卡诺循环，制冷系数c'

:大小只取决于两个热源的温度；T0'↗或Tk'↘，→c'

↗

第30页/共244页2023/3/2231一、逆卡诺循环制冷循环亦可用于供热，此时系统的性能指标为供热系数。供热系数µ的定义：单位耗功量所获取的热量量，即可见，用于供热，供热量永远大于所消耗的功量。第31页/共244页2023/3/2232二、劳仑兹循环（LorenzCycle）

在实际的制冷系统中，制冷过程中冷热源的温度通常是变化的。劳仑兹循环（LorenzCycle）是在两个变温热源之间进行的理想循环。

a→b：等熵压缩b→c：变温压缩c→d：等熵膨胀d→a：变温膨胀

劳仑兹循环（LorenzCycle）的T－S图

第32页/共244页2023/3/2233二、劳仑兹循环（LorenzCycle）

劳仑兹循环结果每一制冷循环，1kg制冷剂：

从被冷却介质吸收的热量为：

向热源放出的热量为：第33页/共244页2023/3/2234二、劳仑兹循环（LorenzCycle）

制冷系数为：可见：劳仑兹循环可以处理为平均放热温度、平均吸热温度为的逆卡诺循环。

第34页/共244页2023/3/2235谢谢大家!第35页/共244页2023/3/2236第三节蒸气压缩式制冷循环的改善建筑工程学院市政工程系第36页/共244页2023/3/2237第三节蒸气压缩式制冷循环的改善

节流过程带来的节流损失；干压缩所产生的过热损失。蒸气压缩式制冷理论循环的两种损失

第37页/共244页2023/3/2238一、膨胀阀前液态制冷剂再冷却基本概念

液体再（过）冷：从冷凝器出来的液态制冷剂的温度低于其压力对应的饱和温度。再（过）冷度：液体过冷后的温度与其压力对应的饱和温度的差值。再（过）冷循环：具有液体过冷的制冷循环称之为再（过）冷循环。第38页/共244页2023/3/2239

一、膨胀阀前液态制冷剂再冷却1、设置再冷却器的蒸气压缩式制冷循环

(1)、设置再冷却器的蒸气压缩式制冷循环工作流程及理论循环工作流程

理论循环

第39页/共244页2023/3/2240(2)、液体过冷对制冷性能的影响一、膨胀阀前液态制冷剂再冷却

采用液态制冷剂再冷，节流后制冷剂的干度减少（即无效气化减少）单位质量制冷功率增加(Δq0=

h4-h4´=

Δ4bb´4´4);

压缩机的压缩功不变。制冷系数提高，节流损失减少。

对于空调用制冷系统（蒸发温度较高），并不单独设置再冷却器，而是适当增大冷凝器面积，使冷却介质与呈逆流换热，以实现再冷。第40页/共244页2023/3/2241一、膨胀阀前液态制冷剂再冷却2、蒸气回热循环

基本概念

蒸气过热：压缩机入口处制冷剂蒸气的温度高于其压力对应的饱和温度。过热度：制冷剂蒸气过热后的温度与同压力下饱和温度的差值。过热循环：具有蒸气过热的制冷循环称之为过热循环。第41页/共244页2023/3/2242(1)、回热式蒸气压缩式制冷循环工作流程及理论循环一、膨胀阀前液态制冷剂再冷却工作流程

理论循环

第42页/共244页2023/3/2243(2)、回热对蒸气压缩式制冷性能的影响一、膨胀阀前液态制冷剂再冷却采用回热循环，一方面可使液态制冷剂再冷，单位质量制冷功率增加(Δq0=

h4-h4´=

Δ4bb´4´4);压缩机的压缩功增加（ΔWc=(h2´

-h1´)-(h2-h1)

=

Δ2´1´122´);

制冷系数是否提高，取决与制冷剂的热物理性质。

一般说来，对于节流损失大的制冷剂，如氟利昂R12、R134a等回热是有利的，而对于制冷剂氨则是不利的。第43页/共244页2023/3/2244无效过热：蒸气过热所吸收的热量来自被冷却介质以外的物体，即过热不能产生有效的冷量输出。（如：蒸发器出口至压缩机入口处制冷剂管道与外界的热交换。）一、膨胀阀前液态制冷剂再冷却第44页/共244页2023/3/2245二、回收膨胀功1、使用膨胀机的蒸气压缩式制冷循环

对于大容量制冷装置：

一方面，由于膨胀机的容量较大，不会出现因机件过小导致加工方面的困难；另一方面，可回收的膨胀功相对较大；

因此，采用膨胀机回收膨胀功可节省常规能源，提高制冷系数。第45页/共244页2023/3/2246二、回收膨胀功2、使用膨胀机的蒸气压缩式制冷的工作流程和理论循环

工作流程

理论循环

第46页/共244页2023/3/22473、回收膨胀功对制冷性能的影响

二、回收膨胀功

输出有用的膨胀功，压缩机压缩功减少

单位质量制冷量增加

理论制冷系数提高第47页/共244页2023/3/2248三、多级压缩式制冷循环

当压缩机的压缩比较大时，压缩机的排气温度相应较高，因而过热损失及压缩机功耗均较大。

为减少过热损失及降低压缩机功耗，可采用具有中间冷却的多级压缩制冷循环。第48页/共244页2023/3/2249三、多级压缩式制冷循环多级压缩式制冷循环的应用场合

压缩比较高（通常pk/p0大于8）；离心式或螺杆式制冷压缩机（可以比较方便的进行中间抽气，如空调用螺杆冷水机组）。多级压缩式制冷循环的两种形式

闪发蒸气分离器（经济器）；中间冷却器。第49页/共244页2023/3/22501、带闪发蒸气分离器的双级压缩制冷的工作流程及理论循环三、多级压缩式制冷循环工作流程

理论循环

第50页/共244页2023/3/2251三、多级压缩式制冷循环2、闪发蒸气分离器对制冷性能的影响

采用闪发蒸气分离器，减少了一级压缩的制冷剂流量；采用闪发蒸气分离器，降低了二级压缩机进口的蒸气温度和比容。

因此，采用闪发蒸气分离器可有效降低压缩机的功耗，故闪发蒸气分离器也称之为经济器。第51页/共244页2023/3/2252三、多级压缩式制冷循环

中间冷却器与闪发蒸气分离器的异同

闪发蒸气分离器利用节流闪发出的制冷剂蒸气与经过一级压缩后的高温制冷剂蒸气混合，混合后的制冷剂蒸气仍为过热蒸气，因此称之为不完全冷却（不适合过热损失较大的制冷剂，如氨等）。中间冷却器利用节流后的制冷剂可充分冷却经过一级压缩后的高温制冷剂蒸气,使其冷却至饱和蒸气状态；中间冷却器可设有液体冷却盘管，使来自冷凝器的高压液体获得较大的再冷度，既有节能作用，又有利于制冷系统稳定运行。2、一次节流中间冷却的双级压缩制冷的工作流程及理论循环第52页/共244页2023/3/2253三、多级压缩式制冷循环3、一次节流完全中间冷却的双级压缩制冷的工作流程及理论循环理论循环

工作流程

第53页/共244页2023/3/22544、一次节流中间不完全冷却的双级压缩制冷的工作流程及理论循环三、多级压缩式制冷循环理论循环

工作流程

第54页/共244页2023/3/2255三、多级压缩式制冷循环5、双级蒸气压缩式制冷的中间压力以获取最大制冷系数的中间压力为原则；以这种原则确定的中间压力称之为最佳中间压力。（在工程设计时，可通过选择几个中间压力进行试算以确定最优值。）以高低压缩机压缩比相等为原则（虽然制冷系数不是最大，但压缩机气缸工作容积的利用程度高，较实用）。中间压力选取的原则：此时中间压力的计算式为：第55页/共244页2023/3/2256三、多级压缩式制冷循环6、制冷剂质量流量的确定对于一次节流完全中间冷却制冷量为0双级压缩制冷循环：低压级压缩机的制冷剂流量Mr1：高压级压缩机的制冷剂流量Mr：

在中间冷却器中：来自膨胀阀1的制冷剂，一方面使来自低压压缩机的排气冷却至饱和蒸气状态；另一方面使膨胀阀2前的液态制冷剂由状态5再冷却至状态7。第56页/共244页2023/3/2257因此，中间冷却器的能量方程为：三、多级压缩式制冷循环

高压级压缩机的制冷剂流量Mr：由于：第57页/共244页2023/3/2258三、多级压缩式制冷循环对于一次节流不完全中间冷却制冷量为0双级压缩制冷循环：状态3(由状态2和状态3´混合而来)的比焓h3：

中间冷却器的能量方程为：第58页/共244页2023/3/2259

因此，高压级压缩机的制冷剂流量Mr：三、多级压缩式制冷循环第59页/共244页2023/3/2260三、多级压缩式制冷循环例题2、如下图所示，系统需制冷量20kW，制冷剂采用R134a，蒸发温度t0＝4ºC，冷凝温度tk＝40ºC，试进行理论循环的的热力计算。第60页/共244页2023/3/2261三、多级压缩式制冷循环解：(1)确定该制冷循环的中间压力Pm

；

(2)绘出理论循环的压焓图；

(3)根据其热力性质表查处于饱和线上的有关参数值；

(4)计算状态点2´

、6、8的参数值；(状态2´由2、3混合而来)(5)根据压焓图确定其余点的状态参数值；(6)进行热力计算。第61页/共244页2023/3/2262三、多级压缩式制冷循环单位质量制冷能力：单位容积制冷能力：第62页/共244页2023/3/2263三、多级压缩式制冷循环低压级制冷剂质量流量：低压级压缩机制冷剂体积流量：高压级压缩机制冷剂质量流量：高压级压缩机制冷剂体积流量：?第63页/共244页2023/3/2264三、多级压缩式制冷循环冷凝器的热负荷：压缩机理论耗功率：理论制冷系数：热力完善度：第64页/共244页2023/3/2265三、多级压缩式制冷循环

与课本例1－3(P12－13)对比，在相同的制冷能力条件下，带闪发蒸气分离器的双级压缩式制冷循环：制冷剂质量流量稍有减少；压缩机排气温度降低；冷凝器热负荷下降；理论制冷系数提高(达8％)。第65页/共244页2023/3/2266四、复叠式制冷循环

对于采用氨、R22等中温制冷剂的压缩式制冷系统，即使采用多级压缩，但能够到达的最低蒸发温度仍有一定的局限：蒸发温度必须高于制冷剂的凝固点（如：氨的凝固点为－77.7⁰C）；制冷剂的蒸发温度过低，其相应的蒸发压力也很低。当蒸发压力低于0.1～0.15bar时，外界空气易渗入系统，严重影响系统的正常运行（如：氨在蒸发温度为－65⁰C时，pk=0.156bar）;蒸发压力很低时，制冷剂气态比容很大，单位容积制冷功率很小，要求压缩机的体积流量很大。第66页/共244页2023/3/2267四、复叠式制冷循环

因此，为获得－60－70⁰C的低温，需采用低温制冷剂（凝固点低，沸点也很低），如R13、

R14等(R13的凝固点为-181⁰C

，沸点为-81.4⁰C；R14的凝固点为-184.9⁰C

，沸点为-127.9⁰C)

。但这类制冷剂的临界温度很低，采用一般冷却水，存在以下局限：由于水温接近其临界温度，使气态制冷剂难以冷凝；即使冷凝，由于接近临界点，不但冷凝压力高，而且比潜热小，因而制冷效率也很低。

为降低冷凝温度，需采用另一台制冷装置为其冷凝器提供冷源，与之联合运行，及所谓的复叠式制冷循环。第67页/共244页2023/3/2268四、复叠式制冷循环1、复叠式压缩制冷的工作流程及理论循环工作流程

理论循环

第68页/共244页2023/3/2269四、复叠式制冷循环1、复叠式压缩制冷系统的特点两台制冷机联合运行，高温级制冷机的蒸发器为低温级制冷机的冷凝器提供冷源；为确保低温级的所需冷凝温度，高温级制冷机的蒸发温度需低于低温级冷凝温度3－5⁰C；复叠式制冷循环既保留了中、低温制冷剂各自的优点，又克服了它们不足，使制取很低的温度成为可能。(深冷)第69页/共244页2023/3/2270作业－2

1、在蒸气压缩式制冷系统中，压缩机吸气口制冷剂蒸气过热度增大对系统制冷性能有何影响？什么情况下的蒸气过热为无效过热？为什么对R12、R134a系统往往采用回热器？2、如下3套空调系统在相同的压缩机及其转速、相同的外界环境条件下，测出系统的运行参数如下表，请借助lgP－h或T－s图分析，哪套系统制冷量最大，哪套系统制冷量最小?系统冷凝温度(⁰C)过冷度(⁰C)蒸发温度(⁰C)过热度(⁰C)A55555B55055C450-55第70页/共244页2023/3/2271谢谢大家!第71页/共244页2023/3/2272第四节跨临界制冷循环建筑工程学院市政工程系第72页/共244页2023/3/2273第四节跨临界制冷循环

亚临界循环：对于高温与中温制冷剂，在普通制冷范围内，制冷循环的冷凝压力远低于制冷剂的临界压力，称之为亚临界循环。(为目前制冷、空调领域广泛应用的循环形式)

基本概念

跨临界循环：一些低温制冷剂在普通制冷范围内，利用冷却水或室外空气作为冷却介质时，压缩机的排气压力位于临界压力之上，而蒸发压力位于临界压力之下，此类循环称之为跨临界循环。第73页/共244页2023/3/2274在1930年以前，采用CO2(R744)制冷剂的跨临界制冷循环在船用及民用制冷领域曾作出过重要的贡献；其主要缺陷在于压缩机的工作压力很高、材料耗费严重、安全性较差。1931年，以R12为代表的氟里昂制冷剂一经开发，以其无毒、不燃、不爆炸、无刺激性、适中的压力及较高的制冷效率等优点，很快取代了CO2(R744)

在安全制冷剂方面的地位；1990年代以后，由于氟利昂对环境的破坏作用，开始积极寻找无污染的替代制冷剂，CO2被人为是最具潜力的长期替代物。第四节跨临界制冷循环第74页/共244页2023/3/2275

1、CO2跨临界制冷循环

CO2跨临界循环仍属于蒸气压缩式制冷循环的范畴，其循环原理及压焓图如下图所示。循环原理图

压焓图

第四节跨临界制冷循环第75页/共244页2023/3/2276第四节跨临界制冷循环2、CO2跨临界制冷循环与常规亚临界循环的异同

与亚临界循环相同，蒸发温度亦低于临界温度，吸热过程在亚临界条件下进行，主要依靠液体蒸发来完成；压缩机排气压力却高于临界压力，制冷剂蒸气在超临界区定压放热，与常规亚临界状态下的冷凝过程不同，换热过程依靠显热交换来完成。此时高压端热交换器不再称为冷凝器，而称之为气体冷却器；跨临界制冷循环的热力计算与常规亚临界制冷循环完全相同。

目前制冷、空调、热泵热水器等设备若采用CO2为制冷剂，基本上都采用跨临界制冷循环方式。第76页/共244页2023/3/2277蒸气压缩式制冷实际循环的特点（与理论循环相比）

第五节蒸气压缩式制冷的实际循环压缩机内为非绝热(与外界存在热交换)、可逆(气体内部及气体与气缸壁存在摩擦损失)过程；蒸发器及冷凝器内存在传热温差；存在压缩机吸气过热和膨胀阀前制冷剂液体过冷；压缩机进、排气阀存在节流损失；系统存在制冷剂流动损失；系统内存在不凝性气体。第77页/共244页2023/3/2278

一、实际循环过程分析

第五节蒸气压缩式制冷的实际循环

如下图所示：过程线12341所组成的循环表示蒸发压力为P0、冷凝压力为Pk的蒸气压缩式理论循环。

过程线1´

1´´abc´cd2´3´4´1´表示蒸发器入口压力仍为P0、冷凝器出口压力仍为Pk、并考虑再冷与过热的蒸气压缩式实际循环。蒸气压缩式制冷的实际循环第78页/共244页2023/3/2279第五节蒸气压缩式制冷的实际循环(1)、过程线1´

1´´

：来自蒸发器的低压过热制冷剂蒸气，经管道流至压缩机，由于存在摩擦阻力、局部阻力，使得制冷剂压力稍有下降，并吸收外部环境的热量，温度有所上升。(2)、过程线1´´a

：低压制冷剂蒸气，流经压缩机吸气阀时被节流，压力下降至Pa，温度略有下降。(3)、过程线ab

：低温低压制冷剂蒸气进入气缸的过程，吸收外界热量，温度有所上升，压力仍为Pa

。第79页/共244页2023/3/2280第五节蒸气压缩式制冷的实际循环(4)、过程线b

c´

：制冷剂蒸气在压缩机中的实际压缩过程；压缩初期，由于蒸气温度低于气缸壁温度，且制冷剂内部以及与气缸壁之间有摩擦，为不可逆吸热压缩，比熵增加；蒸气温度高于气缸壁温度时，变为不可逆放热压缩直至压力升至P2。(5)、过程线c´c

：压缩后的高温制冷剂蒸气流经气缸头部时被冷却，比熵减少。

(6)、过程线cd：高温制冷剂蒸气流经压缩机排气阀时被节流，比焓基本不变，压力有所下降。第80页/共244页2023/3/2281第五节蒸气压缩式制冷的实际循环(7)、过程线d2´

：制冷剂从压缩机出口至冷凝器入口的过程；由于流动阻力及热交换存在，制冷剂压力及温度均有所下降。(8)、过程线2´3´

：制冷剂蒸气冷凝过程；由于摩擦和涡流存在，冷凝并非等压过程，根据冷凝器形式的不同，压力有不同程度的下降，出口还有一定的再冷度。(9)、过程线3´4´

：制冷剂节流过程，比焓基本不变，比熵增加。

(10)、过程线4´1´

：制冷剂蒸发过程，由于摩擦和涡流存在压力有所下降。第81页/共244页2023/3/2282第五节蒸气压缩式制冷的实际循环

二、实际循环的制冷性能

从上述分析可知：在实际循环中，如果蒸发器入口处的压力仍为P0、冷凝器出口处的压力仍为Pk、与理论循环相比：实际循环的平均冷凝压力有所升高；实际循环的平均蒸发压力有所降低。第82页/共244页2023/3/2283

保留实际制冷循环主要特征抽象出的压焓图如下图所示，图中12341

为理论循环，1´

2´3´4´1´为实际循环。蒸气压缩式制冷实际循环的lgP－h图

第五节蒸气压缩式制冷的实际循环第83页/共244页2023/3/2284第五节蒸气压缩式制冷的实际循环容积效率v：压缩机实际输气量Vr与理论输气量Vh之比，即压缩机的实际输气量：实际循环的热力计算

(理论输气量与压缩机的结构参数及转速有关，而与制冷剂的种类及工况条件无关，对于确定的压缩机而言，理论输气量为一定值。)第84页/共244页2023/3/2285第五节蒸气压缩式制冷的实际循环给定平均冷凝压力与平均蒸发压力条件下实际循环的制冷量：

式中：单位容积制冷能力qv

：实际循环的制冷剂质量流量：第85页/共244页2023/3/2286第五节蒸气压缩式制冷的实际循环指示效率i：存在流动阻力等因素、压缩过程偏离等熵过程时，单位质量制冷剂的理论耗功率与压缩机的实际耗功率(指示功率)的比值。指示功率Pi：存在流动阻力等因素、压缩过程偏离等熵过程时压缩机的实际耗功率。第86页/共244页2023/3/2287第五节蒸气压缩式制冷的实际循环轴功率Pe：包括克服机械摩擦和带动如油泵等辅助设备所消耗的功率在内、实际作用在传动轴上的功率。摩擦效率m：指示功率与轴功率的比值。压缩机与电动机之间的传动效率d：直联时：d＝1；(传动效率高，但对压缩机主轴和电动机的转轴的同轴度要求较高。)

三角皮带连接时：d＝0.90~0.95。第87页/共244页2023/3/2288第五节蒸气压缩式制冷的实际循环压缩机配用电动机的输出功率P

：制冷循环的实际制冷系数s(也称之为性能系数，用COP表示)：

其中，th

为工作在与实际制冷循环的平均冷凝压力与平均蒸发压力、再冷度与过冷度相同条件下的理论循环制冷系数。第88页/共244页2023/3/2289第五节蒸气压缩式制冷的实际循环

各种空调制冷机组的实际性能系数(COP)。家用窗式空调：2.5-3.0(理论循环COP一般在5以上)风冷式机组:2.5-3.3(理论循环COP一般在5以上)单级水冷式机组：3.8-5.5(理论循环COP一般在6以上)多级水冷式机组：5-7第89页/共244页2023/3/2290第五节蒸气压缩式制冷的实际循环

对于由封闭式压缩机构成的制冷系统，因驱动电机内置于压缩机，需考虑电机效率e(电动机输出功率P与输入功率Pin之比)对能耗的影响。能效比EER(EnergyEfficiencyRatio)：制冷量与电动机的输入功率之比。电机效率e：第90页/共244页2023/3/2291

综上所述，在实际制冷循环中，由于压缩过程并非等熵过程、压缩机气缸中余隙容积的存在、压缩过程中的流动阻力、与外界的热交换、以及气体通过活塞与气缸壁间隙处产生的泄漏等因素，导致压缩机的输气量减少，制冷量下降，消耗功率增加。第五节蒸气压缩式制冷的实际循环第91页/共244页2023/3/2292谢谢大家!第92页/共244页2023/3/2293第三章制冷压缩机建筑工程学院市政工程系第93页/共244页2023/3/2294第三章制冷压缩机压缩机的种类(根据工作原理分类)

容积式制冷压缩机：靠改变工作腔的容积，将周期性吸入的定量气体压缩。(吸气是不连续的)

往复活塞式压缩机

回转式制冷压缩机离心式制冷压缩机：靠离心力的作用，连续地将吸入的气体压缩。(转速高、制冷量大，国外空调用离心式制冷机单机制冷量最高可达30000kW)第94页/共244页2023/3/2295

类型气密特征容量范围（KW）

主要用途

特点容积式往复式活塞连杆式开启式

0.4～120空调、热泵

机型多，易生产，价廉，容量中等半封闭

0.75～45冷冻、空调全封闭

0.1～15

冷藏库、车辆活塞斜盘式开启

0.75～2.2

轿车空调专用

高速，小容量回转式转子式开启

0.75～2.2

车辆空调

高速，小容量全封闭

0.1～5.5

冰箱、车辆涡旋式开启

0.75～2.2

空调、热泵高速，小容量全封闭

2.2～7.5

空调螺杆式单螺杆开启

100～1100

热泵压比大，可替代小容量往复式压缩机，价昂半封闭

22～90热泵、车辆双螺杆开启

20～1800车辆空调半封闭

30～300热泵离心式单级

90～10000

冷冻、空调适用于大容量多级第95页/共244页2023/3/2296第三章制冷压缩机涡旋式压缩机排气孔吸气孔(气体在静涡盘的外部被吸入)静涡盘动涡盘第96页/共244页2023/3/2297第三章制冷压缩机单螺杆式压缩机星轮(相当于活塞，当其在螺槽内相对移动时，封闭的齿间空间逐渐减少)螺杆排气孔吸气孔第97页/共244页2023/3/2298

第一节、活塞式制冷压缩机的构造

一、活塞式压缩机的形式

根据气体在气缸内的流动，活塞式制冷压缩机可分为：顺流式：吸气阀位于活塞的底部，排气阀位于气缸顶部，因而气体进入气缸和排除气缸的运动方向相同。逆流式：吸气阀和排气阀均位于气缸顶部，因而气体进入气缸和排除气缸的运动方向相同。(与顺流式相比，活塞尺寸小，重量轻，压缩机的转速高)第98页/共244页2023/3/2299

根据气缸排列和数目的不同，活塞式制冷压缩机可分为：卧式：气缸水平放置，有单向和双向压缩两种形式，其转速低、制冷量大，属早期产品。立式：气缸垂直放置，多为两缸，转速一般在750r/min，目前仍有此产品。多缸式：气缸排列与气缸数目有关，有V型、W型、Y型和S型四种。平衡性能好、噪声和振动较低，易于调节压缩机的制冷能力，空调制冷装置中多采用此种压缩机。第一节、活塞式制冷压缩机的构造第99页/共244页2023/3/22100第一节、活塞式制冷压缩机的构造

根据构造不同，活塞式制冷压缩机可分为：开启式：压缩机和驱动电机分别为两个设备，压缩机的曲轴穿出曲轴箱之外，需要设置轴封装置。氨活塞式制冷压缩机和制冷量较大的氟利昂压缩机多为开启式。封闭式：压缩机和驱动电机封闭在统一空间，由于驱动电机在气态制冷机中运转，电机绕组必须采用耐制冷剂侵蚀的特种漆包线制作。此外，这种压缩机不适宜用于有爆炸危险的制冷剂。第100页/共244页2023/3/22101第一节、活塞式制冷压缩机的构造

二、活塞式压缩机的构造

活塞式制冷压缩机包括以下几部分：机体；活塞及曲轴连杆机构；气缸套及进排气阀组；卸载装置；润滑系统。第101页/共244页2023/3/22102第102页/共244页2023/3/22103(一)、机体

机体内设有上下两个隔板，气缸套嵌在两隔板之间，机体内部被分成三个空间：曲轴箱：位于机体的下部。吸气腔：位于机体的中部，与吸气管相同，在其最底部钻有回油孔，使吸气腔与曲轴箱相通。排气腔：位于机体的上部，与排气管相通。第一节、活塞式制冷压缩机的构造第103页/共244页2023/3/22104(二)、活塞及曲轴连杆机构

第一节、活塞式制冷压缩机的构造活塞：多采用铝镁合金铸造，质量轻，组织细密。顶部形状与气缸顶部的阀座的形状相适应。并设有密封环及油环，以保证气缸壁与活塞之间的密封与润滑。(见flash9)曲轴：带有曲拐的传动轴，有单拐和双拐两种形式，四缸以上的压缩机多采用双拐曲轴，两拐互成180o。(见flash10)连杆：连接曲轴及活塞杆的部件，连杆大头多采用剖分式，带有可拆卸的含油孔的薄壁轴瓦，小头为不剖分式。(见flash11)

第104页/共244页2023/3/22105(三)、气缸套及进排气阀组

主要包括：气缸套外阀座内阀座；进排气阀片阀盖缓冲弹簧(见flash12、13)

吸气排气第105页/共244页2023/3/22106第一节、活塞式制冷压缩机的构造(四)、卸载装置

活塞式制冷压缩机制冷能力的控制方法节流法：通过节流降低吸气压力，减少制冷剂流量，以调节制冷能力；旁通法：将部分排气返回吸气管，减少制冷能力；调速法：改变压缩机转速以调节制冷能力(变频压缩机)；卸载法：将部分气缸吸气阀保持开启，以使该部分气缸处于不工作状态。第106页/共244页2023/3/22107第一节、活塞式制冷压缩机的构造

对于多缸活塞式制冷压缩机，多采用卸载法调节压缩机的制冷能力(如8缸压缩机分别停止2个气缸、4个气缸、6个气缸的工作时，其制冷量分别为总制冷量的75％、50％及25％)。卸载法的优点：可降低启动负荷，减少启动转矩。

卸载装置的结构：顶杆启阀机构油压推杆机构第107页/共244页2023/3/22108第一节、活塞式制冷压缩机的构造开阀(使顶杆沿斜面上升)正常状态(使顶杆位于斜槽的底部)第108页/共244页2023/3/22109第一节、活塞式制冷压缩机的构造(五)、润滑系统

活塞式制冷压缩机的润滑至关重要，其目的在于减少部件的磨损和摩擦所消耗的功率，同时适度冷却运动部件，保证制冷压缩机正常运转。需润滑的部位：轴与轴承的接触面；活塞与气缸壁的接触面；轴封部位。第109页/共244页2023/3/22110第一节、活塞式制冷压缩机的构造润滑系统的结构至卸载机构

在曲轴箱的下部存有一定数量的润滑油，经滤油器过滤后被油泵吸入并压出：一路送至油泵端的曲轴进油孔，润滑后主轴承、连杆轴承；一路送至轴封，润滑轴封、前主轴承及连杆轴承；从轴封处引出一条油管至卸载装置；活塞与气缸之间通过连杆大小头的喷溅、活塞上的油环上下运动进行布油及括下多余的润滑油。第110页/共244页2023/3/22111第一节、活塞式制冷压缩机的构造

三、封闭式活塞制冷压缩机半封闭式：与逆流开启式活塞制冷压缩机较相似，只是其压缩机机体和电动机外壳共同构成一个封闭空间，从而取消轴封装置，因而整机尺寸紧凑。(空调用冷水机组多采用此种压缩机。)全封闭式：压缩机和电动机通过弹簧吊装在一个钢制外壳内，电动机在气态制冷剂中运行，结构非常紧凑，密封性能好，噪声低。为简化结构，活塞一般为筒形平顶，没有活塞环，仅有两道环形槽，依靠充入其中的润滑油起密封和润滑作用。（多用与空调机组和家用电冰箱）

第111页/共244页2023/3/22112第一节、活塞式制冷压缩机的构造

全封闭式制冷压缩机中驱动电动机的冷却

通过吸入的低压气态制冷剂进行冷却，因而：压缩机吸气过热度大，压缩机的排气温度高，在低温工况下情况更恶劣；当蒸发压力下降、制冷剂流量减少时(气态制冷剂稀薄)，传热效果恶化，电动机绕组温度很高。（按高温工况设计的全封闭制冷压缩机，用于低温工况时，电动机有可能发生烧毁。）

第112页/共244页2023/3/22113谢谢大家!第113页/共244页2023/3/22114第二节活塞式制冷压缩机的性能建筑工程学院市政工程系第114页/共244页2023/3/22115一、活塞式制冷压缩机的工作过程(一)活塞式制冷压缩机的活塞排量活塞式制冷压缩机的理想工作过程包括吸气、压缩和排气三个过程。(1)吸气：活塞从a→b，对应P－V图上4→1；制冷剂在定压P1下被吸入。(2)压缩：活塞从b向左运动，气体绝热压缩，直至压力升至P2对应P－V图上1→2。(3)排气：排气阀开启后，活塞继续向左运动直至到达a点，对应P－V图上2→3；制冷剂在定压P2下被排出(flash12)。一、活塞式制冷压缩机的工作过程ba

b

L

DVg3214活塞式制冷压缩机的理想工作过程第115页/共244页2023/3/22116活塞式制冷压缩机的气缸工作容积在理想工作过程中，曲轴每旋转一圈，单个气缸所吸入的低压气体的体积Vg称之为气缸的工作容积。式中：D－气缸的直径，m；

L－活塞行程，m。

一、活塞式制冷压缩机的工作过程a

b

L

DVg3214第116页/共244页2023/3/22117活塞式制冷压缩机的理论排气量在理想工作过程中，单位时间内压缩机各个气缸所吸入的低压气体的体积总和Vh称之为压缩机的理论排气量，也称为活塞排量。式中：z－压缩机的气缸气缸数；

n－压缩机的转速，r/min。

一、活塞式制冷压缩机的工作过程第117页/共244页2023/3/22118(二)活塞式制冷压缩机的容积效率

活塞式制冷压缩机的容积效率压缩机的实际排气量Vr与理论排气量Vh之比称之为压缩机的容积效率ηv，即：一、活塞式制冷压缩机的工作过程第118页/共244页2023/3/22119

影响活塞式制冷压缩机的容积效率的主要因素包括：气缸余隙容积进排气阀阻力吸气过程气体被加热的程度压缩过程中的漏气

因此，容积效率可等效于四个因素的乘积，即：式中：λv－余隙系数；λp－节流系数；

λt－预热系数；λl－气密系数；

一、活塞式制冷压缩机的工作过程第119页/共244页2023/3/221201余隙系数余隙容积Vc：为保证运行安全可靠，活塞在汽缸中进行往复运动时，活塞上端点与气缸顶部并不完全重合，而是留有一定的余隙，这部分容积称为余隙容积。相对余隙容积C：余隙容积与工作容积之比，即C＝Vc/Vg。一、活塞式制冷压缩机的工作过程第120页/共244页2023/3/22121余隙系数λv：由于余隙容积的存在，每次实际吸入气缸的气体量V1与气缸的工作容积Vg之比，即λv=V1/Vg

。

在吸气过程的起始阶段，压力为P2、体积为Vc的气体膨胀至压力为P1时，其体积为Vc＋ΔV1；按多变过程处理，则：

即：一、活塞式制冷压缩机的工作过程第121页/共244页2023/3/22122

因此，余隙系数为：

可见：，C则：λv

由于空调用制冷压缩机的压缩比较小，相对余隙容积的影响也小，因此：一般用于蒸发温度高于-5oC的制冷压缩机，相对余隙容积C＝4％～5％；一般用于蒸发温度为-10Co～-30oC的压缩机，相对余隙容积C<4％；一般用于蒸发温度低于-30oC的制冷压缩机，相对余隙容积C＝2％～3％；一、活塞式制冷压缩机的工作过程第122页/共244页2023/3/221232节流系数气态制冷剂通过进、排气阀时截面突然减小，气体进出气缸需克服流动阻力，其中排气阀阻力影响很小，主要是吸气阀阻力影响容积效率。

如图所示，由于存在吸气阀阻力，进入气缸内气体的压力低于吸气压力P1，尽管吸入气体的体积仍为V1，但吸入气体质量将有所减小。一、活塞式制冷压缩机的工作过程第123页/共244页2023/3/22124节流系数由于吸气阀阻力的存在，气缸吸入的当量气体体积V2与理想情况(吸气阀不存在阻力)下气缸吸入的气体体积V1之比，称之为节流系数，即：

由于过程1'→1''很短促，可近似按等温过程处理，则：

整理后可得：一、活塞式制冷压缩机的工作过程第124页/共244页2023/3/22125

因此，节流系数为：

可见，影响节流系数的主要因素为一般氨活塞式制冷压缩机，。氟利昂活塞式制冷压缩机，。一、活塞式制冷压缩机的工作过程第125页/共244页2023/3/22126

为提高容积效率，对于空调用全封闭式氟利昂活塞式制冷压缩机多采用短行程，活塞行程与活塞直径比取0.4~0.6，这样：可以减小惯性力和摩擦阻力；使气阀的通道面积相对增大。一、活塞式制冷压缩机的工作过程第126页/共244页2023/3/221273预热系数缸内气体与气缸壁的热交换很复杂，除与压缩比有关外，预热系数还与压缩机的构造、气缸尺寸、转速及制冷剂的性质等多种因素有关，很难确切计算；但可以确定，排气压力越高、吸气压力越低，吸入气体所吸收的热量越多，预热系数越低。通常可采用以下经验公式计算：开启式活塞制冷压缩机：封闭式活塞制冷压缩机：一、活塞式制冷压缩机的工作过程第127页/共244页2023/3/22128以上两式中：

Tk、T0－用热力学温标表示的冷凝温度与蒸发温度，K；

Δts,h－吸气温度与蒸发温度之差，K；

a，b－系数，一般a=1.0~1.15，b=0.25~0.80，压缩机尺寸越小，a值越趋近1.15，而b值越小。

此外，当活塞式制冷压缩机吸入湿蒸气时，制冷剂中的液滴吸热气化，比容剧增，预热系数骤减，容积效率大幅度减小。因此，压缩机吸入的气态制冷剂应有一定的过热度。一、活塞式制冷压缩机的工作过程第128页/共244页2023/3/221294气密系数压缩机工作时，少量气体从高压部位向低压部位渗漏从而造成压缩机实际排气量减少，其减少程度用气密系数来表示。气密系数不仅与压缩机的构造、加工质量、部件磨损程度等因素有关，还随排气压力的升高及吸气压力的降低而减小。活塞式制冷压缩机的气密系数一般约为：0.95~0.98。一、活塞式制冷压缩机的工作过程第129页/共244页2023/3/22130一、活塞式制冷压缩机的工作过程

综上分析可知：余隙系数、节流系数、预热系数及气密系数，除与压缩机的结构、加工质量等因素有关，还有一个共同的规律，即：四者均随排气压力的升高和吸气压力的降低而减小。对于空调用制冷压缩机，其容积效率可按以下经验公式计算：

式中：m－多变指数，氨：m＝1.28，R22：m＝1.18。由上式可知：对于活塞式压缩制冷机，压缩比不应太高，一般压缩比不应大于8。第130页/共244页2023/3/22131二、活塞式制冷压缩机的制冷量和耗功率一、活塞式制冷压缩机的工作过程

制冷压缩机的工作特性主要包括两点：一为制冷量，二为耗功量。二者除与压缩机的类型、结构、尺寸、加工质量等因素有关，主要取决于运行工况。

(一)活塞式制冷压缩机的制冷量活塞式制冷压缩机的实际排气量为：

活塞式制冷压缩机的制冷量为：第131页/共244页2023/3/22132二、活塞式制冷压缩机的制冷量和耗功率

从上式可知：对于给定的活塞式制冷压缩机来说，转速一定，活塞排量为常数，只有容积效率和单位质量制冷能力、制冷剂比容影响压缩机的制冷量(flash14-15)。第132页/共244页2023/3/22133二、活塞式制冷压缩机的制冷量和耗功率

另一方面：容积效率随排气压力的升高(冷凝温度)和吸气压力的降低(蒸发温度)而减小。

由以上两图可知：蒸发温度不变，随冷凝温度的升高，吸气比容不变，单位质量制冷能力减小。冷凝温度不变，随蒸发温度的下降，吸气比容增加，单位质量制冷能力减小。

因此，可以说，冷凝温度和蒸发温度而是影响压缩机制冷量的主要因素。其中蒸发温度的影响更大。第133页/共244页2023/3/22134二、活塞式制冷压缩机的制冷量和耗功率(二)活塞式制冷压缩机的耗功率压缩机的耗功率指的是电动机传至压缩机主轴的功率，也称之为压缩机的轴功率Pe，它包括两个方面：一部分用于压缩气态制冷剂，称为指示功率Pi，另一部分用于克服机构运动摩擦阻力，称为摩擦功率Pm

。即：Pe=Pi+PmkW指示功率可按下式计算：指示效率ηi第134页/共244页2023/3/22135二、活塞式制冷压缩机的制冷量和耗功率摩擦功率摩擦功率与运行工况及制冷剂性质有关，一般可通过摩擦效率ηm计算。摩擦效率ηm摩擦效率第135页/共244页2023/3/22136制冷压缩机配的轴功率活塞式制冷压缩机的轴功率可按下式计算：二、活塞式制冷压缩机的制冷量和耗功率压缩机的总效率指示效率与摩擦效率的乘积称之为压缩机的总效率。活塞式制冷压缩机的总效率约为0.65~0.72。理论功率所需轴功率第136页/共244页2023/3/22137制冷压缩机配用电动机功率在确定活塞式制冷压缩机配用电动机功率时，还需考虑压缩机与电动机的连接方式，并留有一定余量。因此，制冷压缩机配用电动机功率按下式计算：二、活塞式制冷压缩机的制冷量和耗功率

式中：ηd－传动效率，直联为1，三角皮带联接为0.90～0.95；1.1~1.15为余量附加系数。第137页/共244页2023/3/22138三、影响活塞式制冷压缩机性能的主要因素

评价活塞式制冷压缩机消耗能量的指标包括：性能系数和能效比。

(一)活塞式制冷压缩机的性能系数(COP)

压缩机的性能系数指的是单位轴功率的制冷量，即：(二)活塞式制冷压缩机的能效比(EER)

压缩机的性能系数指的是单位电动机输入功率的制冷量(多用于评价全封闭式制冷压缩机)，即：第138页/共244页2023/3/22139电动机效率电动机效率为电动机输出功率与输入功率之比，与电动机的类型、额定功率以及负载功率有关，如下图所示。三、影响活塞式制冷压缩机性能的主要因素第139页/共244页2023/3/22140影响压缩机性能的主要因素影响压缩机性能的主要因素包括：蒸发温度和冷凝温度。因此，压缩机的工作性能可表示为蒸发温度和冷凝温度的函数，即：三、影响活塞式制冷压缩机性能的主要因素第140页/共244页2023/3/22141三、影响活塞式制冷压缩机性能的主要因素

由以上可知，压缩机的工作性能不仅与压缩机自身的结构及参数有关，在很大程度上还受运行工况的影响。因此，抛开运行工况谈压缩机的性能毫无意义。为便于比较制冷压缩机的工作性能，我国制定了中小型活塞式制冷压缩机的名义工况标准。(见课本P59表3－2、3－3及3－4)

为合理配用电动机，制定了中小型活塞式制冷压缩机最大轴功率工况标准。(见课本P59表3－5及3－6)第141页/共244页2023/3/22142谢谢大家!第142页/共244页2023/3/22143第三节回转式制冷压缩机建筑工程学院市政工程系第143页/共244页2023/3/22144第三节回转式制冷压缩机回转式制冷压缩机的分类螺杆式：容量在100～1200kW之间(主要用于空调及热泵机组)；涡旋式：容量在4～40kW之间；转子式：容量在5kW以下(亦称之为滚动活塞式压缩机)。回转式的特点回转式制冷压缩机亦属于容积式压缩机，与活塞式压缩机相比，容积效率高，运转平稳，可实现高速化及小型化；回转式压缩机为滑动密封，对运动部件加工精度较高；采用回转式制冷压缩机已成为压缩机的发展潮流。

第144页/共244页2023/3/22145第三节回转式制冷压缩机一、螺杆式压缩机双螺杆压缩机；单螺杆压缩机。1、双螺杆压缩机的构造主要由两个相啮合的螺杆转子组成；与活塞式压缩机相比，无吸、排气阀，输气量调节通过卸载活塞推动卸载滑阀实现。油缸

输气量调节指示器

第145页/共244页2023/3/22146第三节回转式制冷压缩机双螺杆压缩机的结构

阳转子阴转子吸气端盖第146页/共244页2023/3/22147第三节回转式制冷压缩机2、双螺杆压缩机的工作过程

分为吸气、压缩、排气3个过程，输气是周期性的(不连续压缩)。(1)吸气过程：如图(a)所示，阳转子带动阴转子旋转至A点，由阴阳转子凸凹齿槽、啮合密封线、气缸和端盖构成的V型密封空间与吸气口相通，其体积由最小值向最大值变化。当转子旋转至B点位置时，此V型密封空间开始不与吸气口相通，该空间容积到达最大值V1，吸气过程制冷剂压力为P1。日本神户β齿型吸气阳转子阴转子第147页/共244页2023/3/22148(2)压缩过程：如图(b)所示，从B点起,阴阳转子继续旋转，两转子形成的密封啮合线向排气侧移动，V型密封空间体积逐渐减小，此空间中的制冷剂被压缩，此过程进行到位置C，V型密封空间开始与排气口相通，此时V型密封空间体积为V2，压力增至P2。比值V1/V2称之为螺杆压缩机的内容积比。第三节回转式制冷压缩机压缩第148页/共244页2023/3/22149第三节回转式制冷压缩机(3)排气过程：如图(c)所示，从C点起，阴阳转子继续旋转，V型密封空间中的制冷剂被压入排气管，直至转子旋转至D点，V型密封空间中的气体被完全排出，排气过程结束。(flash3-5)吸气阴转子阳转子第149页/共244页2023/3/22150双螺杆压缩机的工作过程仰视图仰视图仰视图俯视图仰视图俯视图第150页/共244页2023/3/22151第三节回转式制冷压缩机3、单螺杆压缩机的构造主要由一个螺杆转子和两个星轮组成，如下图所示。第151页/共244页2023/3/22152第三节回转式制冷压缩机

因此：螺杆的每一个螺槽与一对星轮可构成一个类似于双作用的活塞式制冷压缩机。

星轮螺杆(6个螺槽)排气孔吸气孔

单螺杆压缩机与双螺杆压缩机不同，在螺杆两侧对称配置的星轮分别构成双工作腔，各自完成吸气、排气、压缩过程。第152页/共244页2023/3/221534、单螺杆压缩机的工作过程

第三节回转式制冷压缩机

压缩机螺杆有通常有6个螺槽，由两个星轮将其分成上下两个空间，各自实现吸气、压缩、排气过程，相当于一台6缸双作用活塞式压缩机，其工作过程如下：(1)吸气过程：如图(a)所示，螺杆的螺槽在星轮轮齿尚未啮与前与吸气腔相通，当螺杆转到一定位置时，星轮轮齿将螺槽封闭，吸气过程结束。吸气第153页/共244页2023/3/221544、单螺杆压缩机的工作过程

第三节回转式制冷压缩机(2)压缩过程：如图(b)所示，吸气过程结束后，螺杆继续旋转，星轮轮齿沿螺槽推进，封闭的齿间容积逐渐减小，实现气体的压缩过程。当齿间容积与与排气孔相通时，压缩过程结束。可见，星轮的作用与活塞式压缩机中活塞相类似。压缩第154页/共244页2023/3/221554、单螺杆压缩机的工作过程

(3)压缩过程：如图(c)所示，当齿间