制冷剂与载冷剂课件

制冷剂与载冷剂

第一节制冷剂

制冷剂：在制冷循环中工作的物质。一、作为制冷剂应符合的基本要求

1.热力学性质方面

(1)工作温度范围内有合适的压力。

蒸发压力≧大气压力冷凝压力不要过高

为什么？

A：因为当蒸发器中制冷剂的压力低于大气压力时，外部的空气就有可能从密封不严处进入制冷系统，降低制冷效率。B：因为这样可以降低制冷设备承受的压力，减少制冷剂向外泄漏的可能性。

(2)单位容积制冷量qv较大。

为什么？因为在Q0一定时，单位容积制冷量越大，所需的压缩机尺寸越小。(3)绝热指数要小为什么？等熵压缩终了温度t2不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解。(4)临界温度要高，凝固温度要低。

为什么？临界温度高，便于用常温水或空气进行冷凝液化，凝固温度低，可以工作在较低的蒸发温度下。2.物理与化学性质方面(1)粘度、密度尽量小。以减少流动阻力。(2)导热系数大，可提高蒸发器与冷凝器的传热系数，减少两者的传热面积。(3)化学稳定性。制冷剂应不燃烧、不爆炸、高温下不分解，对金属和其他材料不产生腐蚀作用。3.其它(1)原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。(2)对大气环境无破坏作用。(3)无毒。二、制冷剂分类与命名制冷剂按其化学组成主要有五类

无机化合物氟里昂饱和碳氢化合物非饱和碳氢化合物及其卤素衍生物共沸溶液字母“R”和它后面的一组数字或字母表示制冷剂根据制冷剂分子组成按一定规则编写1.无机化合物

简写符号规定为R7()()括号中填入的数字是该无机物分子量的整数部分。编写规则制冷剂的简写符号例：氨----R717二氧化碳---R744

水----R718二氧化硫---R7642.氟里昂含义：主要指甲烷和乙烷的卤素衍生物，即甲烷、乙烷中的H原子部分或全部被卤素(F、CL、Br)取代后的产物。符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)数值为零时省去写(注意)，同分异构体则在其最后加小写英文字母以示区别。设氟里昂的通式为CmHnFxCLyBrzn+x+y+z=2m+2化合物名称分子式m、n、x、y、z值符号一氟三氯甲烷CFCl3m=1,n=0,x=1,y=3R11二氟二氯甲烷CF2Cl2m=1,n=0,x=2,y=2R12二氟一氯甲烷CHF2Clm=1,n=1,x=2,y=1R22三氟二氯乙烷C2HF3Cl2m=2,n=1,x=3,y=2R123四氟乙烷C2H2F4m=2,n=2,x=4,y=0R134a

3.烷烃(饱和碳氢化合物)如甲烷、乙烷符合规定同氟里昂。例：化合物名称分子式m、n、x、y、z值符号甲烷CH4m=1,n=4,x=0,y=0R50乙烷C2H6m=2,n=6,x=0,y=0R170丙烷C3H8m=3,n=8,x=0,y=0R290正丁烷和异丁烷例外，用R600和R600a表示.4.非饱和碳氢化合物及其卤素衍生物如：乙烯、丙烯等符号：R1+同氟里昂例：乙烯C2H4----R1150

丙烯C3H6----R12705.共沸溶液

简写符号为R5()()括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始含义：由两种或两种以上单一制冷剂组成的混合物，它在某一压力下沸腾时，具有恒定沸点且组分不变。几种共沸制冷剂的组成和沸点

代号组分质量成分分子量沸点(℃)共沸温度各组分的沸点(℃)R500R12/152a73.8/26.299.3-33.50-29.8/-25R501R22/1284.5/15.593.1-41.5-41-40.8/-29.8R502R22/11548.8/51.2111.6-45.419-40.8/-38R503R23/1340.1/59.987.6-88.088-82.2/-81.5R504R32/11548.2/51.879.2-59.217-51.2/-38R505R12/3178.0/22.0103.5-30115-29.8/-9.8R506R31/11455.1/44.993.7-12.518-9.8/3.5R507R125/143a50.0/50.098.9-46.7－-48.8/-47.7三、制冷剂的物理化学性质1.与水的溶解性“冰堵现象”当制冷剂与水的溶解性较差时，且温度降到0℃以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的通道形成“冰堵”，致使制冷机不能正常工作。特点：反复发生。措施：系统内设置干燥器。位置？2.泄漏性(检漏)氨有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏;易溶于水且呈碱性，用酚酞试剂和试纸检漏

氟利昂无色无臭，肥皂水、卤素喷灯和电子检漏仪检漏3.与润滑油的溶解性根据制冷剂在润滑油中的可溶性，可分为有限溶于润滑油和无限溶于润滑油两种。无限溶于润滑油的制冷剂：优点：润滑油随制冷剂一起渗透到压缩机的各个部件，压缩机润滑良好，并不会在冷凝器、蒸发器的表面上形成油膜而影响传热。缺点：蒸发温度升高，制冷量减少，蒸发器液面不稳定。有限溶于润滑油的制冷剂：分层(一层为少油层，一层为多油层)，需设置油分离器，并定期放油。注意：1.随着温度的不同，无限溶解可以转变为有限溶解。2.随着润滑油的品种不同，制冷剂与润滑油的溶解性也会发生变化。表1–10水分在一些制冷剂中的溶解度（25℃）

制冷剂代号溶解度(质量%)制冷剂代号溶解度(质量%)制冷剂代号溶解度(质量%)R110.0098R1240.07R290naR120.01R1250.07R5000.05R220.13R134a0.11R5020.06R230.15R142b0.05R600anaR320.12R143a0.08R1230.08R152a0.17注：na表示没有找到可用的数据。氟里昂溶油的临界曲线氟里昂溶油的临界曲线：1、临界曲线以上，制冷剂可以无限溶于润滑油，曲线下面所包括的区域为有限溶解区。例如，图中A点含油浓度为20％，润滑油完全溶解在制冷剂中；含油浓度不变，温度降低，如图中B点，对氟里昂114和12来说，仍处于完全溶解状态，而对于氟里昂22来说，则处于有限溶解状态，制冷剂与润滑油分为两层，少油层为状态B′，多油层为状态B″；温度下降，如如图中C点，氟里昂12也将转变为有限溶解，一部分为状态C′，另一部分几乎是纯润滑油。由于氟里昂12在低温-40℃条件下，仍呈完全溶解状态，因此一般认为氟里昂12在低温下也能和润精油很好的溶合在一起。R22溶油的临界曲线：从图中可看出，氟里昂22较易溶于环烃族润滑油中，其临界温度低于石蜡族润滑油。1、2一环烃族润滑油；3--环烃-石蜡润滑油；4--石蜡族润滑油

沸点-33.4℃，凝固点-77.7℃；氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味；对人体有危害；以任意比与水互溶；但在矿物润滑油中的溶解度很小，氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出。

4.常用制冷剂性质1)氨2)氟利昂(1)R12（二氟二氯甲烷CF2Cl2）沸点-29.8℃，凝固点-158℃。无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过0.001%常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金。

(2)R134a（四氟乙烷CH2FCF3）毒性非常低，不可燃，安全。与矿物润滑油不相溶，化学稳定性很好，溶水性比R12强得多，对系统干燥和清洁性要求更高，用与R12不同的干燥剂。(3)R11（一氟三氯甲烷CFCl3）沸点23.8℃，凝固点-111℃。毒性比R12更小，安全。水在R11中的溶解能力与R12相接近。对金属及矿物润滑油的作用关系也与R12大致相似。

(4)R22（二氟一氯甲烷CHF2Cl）沸点-40.8℃，凝固点-160℃。毒性比R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。

。部分与矿物润滑油互溶。溶水性稍大于R12，系统内应装设干燥器。3)碳氢化合物(1)R600a（异丁烷C4H10）(2)R290（丙烷C3H8）沸点和凝固点比R600a低，容积制冷量比R600a大，其他制冷特性及安全特性均与R600a相似。沸点-11.73℃，凝固点-160℃。毒性非常低，在空气中可燃，应注意防火防爆。与矿物润滑油能很好互溶，与水的溶解性很差。小结：高温、中温、低温制冷剂根据制冷剂在一个标准大气压力下的沸点来分：高温制冷剂：t>0℃例：R11、R21、R113应用：离心式冷水机组中温制冷剂：-60℃≤t≤0℃例：R717、R12、R22、R502应用：一般冷水机组低温制冷剂：t<-60℃例：R13、R14应用：复叠式制冷四、制冷剂的限制使用与替代1.为简单定性判别制冷剂对臭氧层的破坏能力CL-+O3→CLO-+O2CLO-+O→CL-+O21)将氯氟烃类物质(不含氢、含氯的氟里昂)

代号中的R改用字母CFC2)氢氯氟烃类物质(含氢、含氯的氟里昂)

代号中的R改用字母HCFC例：CF2CL2→R12→CFC12CFC11、CFC113、CFC114、CFC115例：CHF2CL→R22→HCFC223)氢氟烃类物质(含氢、不含氯的氟里昂)

代号中的R改用字母HFC对大气臭氧层破坏程度从重到轻排列顺序是：CFC>HCFC>HFC2.替代物的选择原则：HCFC作为过渡物质，HFC、HC作为最终目标。4)碳氢化合物代号中的R改用字母HC，数字编号不变例：C3H8→R290→HC290C4H10→R600a→HC600a例：CHF3→R23→HFC23HFC32、HFC134aODP值：表示对大气臭氧层消耗的潜能值，以R11为基准。GWP值：表示具有全球变暖的潜能值，以CO2为基准。按照联合国环保组织于1987年在加拿大蒙特利尔市签署的《关于消耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的规定，CFC类物质对于空调制冷而言，主要有CFCl2、CFCll，发达国家已于1996，1，1禁止使用；发展中国家将于2010年禁止使用。按规定HCFC类物质(以HCFC22为代表)属于过渡性物质，2030年禁用。目前，它们的替代物主要有以下几种：CFCll的替代物：目前约克、特灵均有HCFCl23离心式冷水机组产品。该制冷剂的优点是：①属高温低压制冷剂，热力性质与CFCll相近；②原使用的CFCll冷水机组不做大的改动情况下，改用HCFCl23比较容易，这点对全世界原使用CFCll的近10万台离心式冷水机组的改造具有重要作用；

③其ODP值很小仅有CFCll的1／50，GWP值在目前广为使用的制冷剂中，属最小的。因此，它对削减温室气体排放，防止地球变暖具有重要的意义。

HCFCl23的缺点是：①HCFCl23比CFCll制冷机的制冷量低8％-15％，但近年约克生产的HCFCl23离心式冷水机组做了很大改进，其性能与使用CFCll的机组相比，已相差很少；②对机组的密封性和对金属的腐蚀性比CFC11高。CFCl2的替代物1)HFCl34a热力性质与CFCl2很接近，两者可兼容，其充注制冷剂量比CFCl2少20％左右。使用HFCl34a工质，需注意的主要问题是：①GWP高，属“京都议定书”限制的温室气体；②系统应采用专用干燥剂；③系统洁净度要求高，否则会造成毛细管和节流孔堵塞；④HFCl34a排入大气分解后会形成酸雨。

(2)HC物质

主要是R290和R600a，国内海尔、容声等厂家均有使用该制冷剂的电冰箱产品出售。这两种替代物质的主要特点是：①ODP=O，GWP二O；·②易取，价格低廉，只相当于HFCl34a的1／30~1／40：③汽化潜热大，系统流量小，流动阻力低，系统充液量只相当于CFCl2的1／2，HFCl34a的40％；④HC和CFCl2系统可兼容，不需多加处理

使用HC类工质的主要问题是：①有可燃性、爆炸性，需加大安全措施，R290在空气中的可燃极限2%-10%，R600a为1.4%-8.4％。②R600a的单位容积制冷量较CFCl2小2／3，表明制取同样冷量，压缩机的吸气容积要加大2／3；而R290的比CFCl2大2／3，表明制取同样冷量，压缩机吸气容积要小2／3左右。根据以上特点，一般倾向于采用R290／R600a(各50％)压缩机改动不大。(3)混合制冷剂替代物目前常用的有HCFC22／HFCl52a(使用这种工质的有万宝、长岭等冰箱)、R401A、R401B，后两者在美国、东南亚已用在汽车空调和冷柜上，替代CFCl2制冷剂。

HCFC22的替代物

HCFC物质以HCFC22为代表，它广泛应用于中央空调及家用、商用空调产品中，是目前应用最广泛的一种制冷剂。按蒙特利尔议定书规定属于过渡性物质，2030年禁用，但随着大气O3层破坏的加剧和地球温室效应增大(HCFC22的GWP=1600)，世界上禁用HCFC22的呼声很高，特别是欧洲，很多国家都制定了在新的制冷空调设备上不允许使用HCFC22的时间表。各国禁用的时间是欧盟2014年、瑞典1998年、德国2000年、奥地利2002年、瑞士2005年、意大利2008年。因此我们也必须注意HCFC22的替代工质的使用及其开发工作，目前应用较多的有：①R717(NH3)：R717是成熟的制冷剂，其ODP：O，GWP：O，热力性质优于HCFC22，主要问题是有可燃性和毒性，对人身体有害。欧洲、美国都修订了使用NH3的安全规程，允许采取必要的措施后，在空调中使用R717。目前认为，有关NH3制冷机的技术问题已解决，因此很多专家认为；目前推广NH3制冷机的条件已成熟。②HFCl34a：有关内容前面已述，近1--2年内HCFC22的离心式冷水机组将不会再生产。③R290：粘度比HCFC22小，流动阻力小；潜热比HCFC22大1．84倍，因此同样系统其充注量要少50％—60％；绝热指数K小，因此排气温度低；对使用HCFC22的机组在不做大的变动情况下，可直接使用R290。R290的问题关键是可燃性和爆炸性，欧洲一些国家认为，2kg或2kg以下的充注量可满足安全要求。④C02作为制冷剂是目前讲座的一个热门课题，很多文献都报导了这方面的研究成果。C02的ODP=0，GWP=1，比任何HFC和HCFC物质都小。C02作为制冷剂可回收原本要排人大气的废物，丝毫不增加向大气的排放量，自然就谈不上对全球变暖的影响。化学稳定性好，不传播火焰，安全无毒，蒸发潜热大，流动阻力小，传热性能好，易取并价格低廉，堪称为理想的“天然”制冷剂。其主要问题是临界点低，一般由于其临界点低，用在制冷空调上常为跨临界过程的单级压缩制冷系统.⑤R407C(HFC32／HFCl25／HFCl34a--23％／25％／52％)：R407C系全HFC混合物质，属杜邦专利产品，其性能与HCFC22相近。由于R407C中含有HFCl34a工质．因此使用R407C的制冷系统要求应和使用HFCl34a的系统相同，如使用润滑油、干燥剂及系统清洁度等。⑥R4lOa(HFC32／HFCl25--50％／50％)：R410a属英国IAl公司专利产品，由于R410a中无HFCl34a存在，所以制冷机组的润滑油、干燥剂等的要求与HCFC22相同，因此其总费用较低。

第三章制冷压缩机作用：“心脏”从蒸发器吸气，提高压力温度后，向冷凝器排气。

第一节活塞式制冷压缩机的基本构造和工作原理

活塞式制冷压缩机是应用曲柄连杆机构或其它方法，把原动机的旋转运动转变为活塞在气缸内作往复运动而进行压缩气体的。一、活塞式制冷压缩机的工作过程(一)理想工作过程吸气过程：当活塞从最上端位置向下移动时，进气阀门自动打开，低压蒸气便不断地由蒸发器经吸气管和吸气阀进入气缸，直到活塞到达最下端位置为止。这一过程称为吸气过程。压缩过程：当活塞处于最下端位置时，吸气过程结束，吸气阀关闭，气缸内充满了由蒸发器吸入的低压蒸气。活塞在曲柄连杆机构的带动下开始向上移动时，气缸的工作容积逐渐减小，密闭在气缸内的蒸气的压力和温度逐步升高；当活塞移动到某一位置时，气缸内的蒸气压力升高到等于排气管的压力时，排气阀门便自动打开，开始排气。制冷剂蒸气在气缸内，从进气时的低压p1升高到排气压力p2的过程，称为压缩过程。排气过程:活塞继续向上运动，气缸内的蒸气压力不再升高，而是不断地排出气缸，经过排气阀向排气管输送，直到活塞运动到最高位置，排气过程结束。蒸气从气缸向排气管输送的过程，称为排气过程。相关术语：1.活塞的上止点和下止点：活塞在气缸内上下往复运动时，最上端的位置称为上止点(又称上死点)，最下端的位置称为下止点(又称下死点)。2.活塞行程：上止点与下止点之间的距离称为活塞行程，它也是活塞向上或向下运动一次所走的路程，通常用L表示。3.气缸工作容积：上、下止点之间气缸工作室的容积。用Vg表示.Vg=πD2L/4m3如果压缩机有个z气缸，转数为n(r/min)，则活塞式制冷压缩机的理论排气量为：(二)活塞式制冷压缩机的实际工作过程1、余隙容积：当活塞运动到上止点时，活塞顶与气阀座之间的容积，第一道活塞环以上的环形空间以及气阀通道(与气缸一直相通的)的三部分容积组成称为余隙容积。

由于实际压缩机不可避免地存在有余隙容积，当活塞运动到上止点时，缸内气体不可能全排出，而在余隙容积内存留有高压气体。当活塞由上止点开始向下运动时，吸气阀在压差作用下不能打开，吸气管内的低压蒸气不能进入气缸，而首先是残留在气缸内的高压蒸气因容积增大而膨胀，压力下降，直至气缸内的气体压力下降到稍低于吸气管内的压力时，吸气阀才自动开启，开始吸气过程。由此可知，压缩机的实际工作过程是由膨胀、吸气、压缩，排气四个工作过程组成的。2、容积效率ην的大小反映了实际工作过程中存在的诸多因素对压缩机输气量的影响，也表示了压缩机气缸工作容积的有效利用程度，故也称为压缩机的容积效率。通常可用容积系数λv（余隙系数）、压力系数λp（节流系数）、温度系数λt（预热系数）、泄漏系数λl（气密系数）的乘积来表示。1)容积系数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，亦即压缩机的实际输气量的减少。活塞式制冷压缩机的实际输气量Vr永远小于理论输气量Vh(即活塞排量)。两者之间的比值称为压缩机的输气系数，用ην表示(ην<1)，即ην=Vr/Vh

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，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恒低于吸入管中的压力。要使气缸内的压力升高到，则要损失一部分活塞行程，使压缩机的实际吸气量减少。3)温度系数它反映在吸气过程中，因气体的预热对输气量的影响。

吸入气体在吸气过程中，不断地受到所接触的各种壁面的加热，使吸入气体的温度升高，比容增大。从而使吸入气体量减少。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，压力比、气缸尺寸、压缩机转速、气缸冷却情况等因素有关。λt的数值通常用经验公式计算。4)泄漏系数它反映压缩机工作过程中由于泄漏所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，造成制冷蒸气从高压侧泄漏到低压侧，从而引起输气量的下降。二、活塞式制冷压缩机的基本构造（一）开启式开启式压缩机的曲轴功率输入端伸出机体，它通过联轴器或皮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，因此带有轴封装置。(1)活塞组(pistongroup)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。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(piston)筒形活塞分顶部、环部和裙部三部分。活塞上面封闭圆筒部分称为顶部.活塞上装活塞环及油环的部位称环部。环部以下称裙部，裙部有活塞销座。2)活塞销(pistonpin)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。为了防止活塞销轴向位移而伸出活塞时擦伤气缸，销座孔内可以采用软金属塞或采用弹簧挡圈。也有采用螺钉固定。3)活塞环(pistonring)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，防止压缩气体通过气缸壁处间隙泄漏到曲轴箱。油环的作用是刮下附着于气缸壁上多余的润滑油，并使壁面上油膜分部均匀。(2)连杆组(connectingrod)

连杆的作用是将活塞与曲轴连接起来，将曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动。连杆与曲轴相连的一端称连杆大头，作旋转运动；另一端通过活塞销与活塞相连的部分，称为连杆小头，作往复运动；大头与小头之间称为连杆体，作往复与摆动的复合运动。(3)曲轴(crankshaft)

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。(4)轴封装置(shaftsealinginstrument)

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不致通过曲轴伸出端向外泄漏，或者压缩机在真空下运行时，不致使外界空气通过曲轴伸出端向曲轴箱内泄漏。(5)气阀组

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。气阀主要由阀座、阀片、弹簧和阀盖(阀片的升高限制器)组成。气阀的启闭是依靠阀片二侧的压力差来实现的。

簧片阀的结构如图所示。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。吸气通道为四个按菱形分布的小孔，被吸气阀片所遮盖。

排气阀片呈弓形，两端用螺钉固定在阀板l上，阀片上面装有缓冲弹簧片，弹簧片上面还有一弓形盖板，作为排气阀升高限制器。排气通道为四个按弧形分布的小孔，被排气阀片所遮盖。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。(6)机体及缸套

机体是支承压缩机全部质量并保证各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。（7）制冷压缩机的输气量调节(能量调节)

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，也就是调节压缩机的输气量，使其和当时的外界负荷相适应。采用不同的调节方法，它所获得的经济效果是不一样的。目前常用的调节方法有以下两种。

压缩机的间歇运行、顶开吸气阀片调节输气量顶开吸气阀片的调节机构有如下几种：

1)油缸-拉杆顶开机构2)油压直接顶开机构3)电磁阀控制的能量调节机构4)电磁式输气量调节（二）半封闭式制冷压缩机

半封闭式制冷压缩机的机体和电动机的外壳铸成一体。电动机的转子直接装在压缩机曲轴的悬臂部分，因而不需要轴封和联轴器。它比开启式压缩机结构更为紧凑，密封性能好，噪声低，比全封闭式压缩机易于拆卸和修理。（三）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。全封闭压缩机的外部罩壳由钢板冲压而成，分上下两部分，装配完毕后焊死。它比半封闭压缩机更为紧凑，密封性更好。电动机布置在上部，这样可避免电动机绕组浸泡在润滑油中，且轴下端可作为油泵使用。电动机定子的外壳与气缸体铸成一体，气缸呈卧式布置。为了减震和消音，利用电动机室内空腔容积作为吸气消音器，排气通道上装有稳压室。整个机芯安装在弹性减震器上，以减少工作时的振动。小结：1、在各种类型的制冷压缩机中，活塞式压缩机是问世最早、至今还广为应用的一种机型，这无疑是因为它具有一系列其它类型压缩机所不及的优点：

1)能适应较广阔的压力范围和制冷量要求。

2)热效率较高，单位耗电量较少，特别是在偏离设计工况运行时更为明显。

3)对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价也较低廉。

4)技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。

5)装置系统比较简单。相比之下，螺杆式制冷系统中需要装设大容量油分离器；离心式制冷机系统中要配置工艺要求高的增速齿轮箱、复杂的润滑油系统和密封油系统等。

活塞式压缩机的上述优点使它在各种制冷用途，特别是在中小制冷量范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。但是，与此同时，也要看到活塞式压缩机也有其不足之处：

1)因为是往复运动，转速不宜太高.2)气缸工作腔有余隙容积3)气缸工作腔必须设置吸、排气阀，使吸、排气过程产生阻力损失4)结构复杂，零部件多5)往复式压缩机不允许吸气带液6)输气不连续。

一般倾向认为将活塞式制冷机的制冷量上限维持在350～550kW以下是较为合适的。2、活塞式制冷压缩机的分类

高温压缩机－10～+10℃

中温压缩机－20～－10℃

低温压缩机－45～－20℃2)按压缩机的转速分类

压缩机按其转速可分为低速、中速和高速三种。尽管单从转速出发而不顾及压缩机的尺寸大小来衡量其高速性是不全面的，而且实际上亦未曾定出明确的界限标准。可是，根据一般习惯认为，转速在300r／min以下的为低速，300～1000r／min之间的为中速，1000r／min以上的属于高速。1)按压缩机工作的蒸发温度范围分类

对于单级制冷压缩机，在其运转的蒸发温度最低到－45℃的范围内，可以按其工作的蒸发温度分为高温、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。下面列举其大致蒸发温度范围：第三节回转式制冷压缩机一、滚动转子式制冷压缩机（一)基本结构

具有一个圆筒形气缸，其上部(或端盖上)有吸、排气孔，排气孔上装有排气阀，以防止排出的气体倒流。气缸中心是带偏心轮的主轴(偏心轮轴，偏心距为e)，偏心轮轴上套装一个可以转动的套筒状滚动活塞。主轴旋转时，滚动活塞沿气缸内表面滚动，从而形成一个月牙形工作腔，其位置随主轴旋转而变动；（二）工作过程气体压力变化是依靠容积变化来实现的，而容积的变化又是通过压缩机的转子在气缸里作旋转运动来达到的。气缸上部的纵向槽缝内装有滑板，靠弹簧作用力，使其下端与滚动活塞表面紧密接触，从而将气缸工作腔分隔为两部分吸气腔：具有吸气孔口部分压缩腔：具有排气孔口部分(排气阀未打开）排气腔：具有排气孔口部分，且压力大于冷凝器压力（排气阀已打开）（二）工作过程位置ⅠⅡⅢⅣⅤ吸气腔吸气吸气吸气吸气吸气结束排气腔压缩压缩开始排气排气结束与吸气腔连通气体压力变化是依靠容积变化来实现的，而容积的变化又是通过压缩机的转子在气缸里作旋转运动来达到的。（三）特点1）滚动活塞和滑板的两侧，可同时进行吸气与压缩(或排气)过程。2)由圆筒形气缸和作回转运动的滚动活塞相互配合而直接进行旋转压缩，因而它不需要将旋转运动转化为往复运动的转换机构，所以滚动活塞式压缩机的零部件少，特别是易损件少，结构简单，体积小，重量轻，同活塞式压缩机比较，体积可减小40％～50％，重量也可减轻40％～50％。3)仅滑片有较小的往复惯性力，旋转惯性力可完全平衡，因此振动小，运转平稳；4)没有吸气阀，吸气时间长，并且直接吸气，减小了吸气有害过热，所以其效率高。但其加工及装配精度要求高。

近年来，在电冰箱中使用小型滚动转子压缩机的越来越多，而在空调器中有完全取代活塞式压缩机的趋势。二、涡旋式制冷压缩机涡旋式压缩机是回转式压缩机的一种。它发明于1905年，但直到80年代初才在日本首次应用到制冷及空调领域中。因此，目前还是一种较为新型的制冷压缩机。（一）基本结构及工作原理(a)表示正好吸入完了的位置，(b)示出了涡旋外围为吸入过程，中间为压缩过程，中心处为排气过程，(c，d)示出了连续而同时进行着吸入和压缩过程。在曲柄轴的每一转中，都形成一个新的吸气容积，所以上述过程不断重复，依次完成。主要由静涡盘和动涡盘组成，两个涡旋盘相错180o对置而成。气态制冷剂从静涡盘的外部被吸入，在静涡盘与动涡盘所形成的空间中压缩，被压缩后的高压气态制冷剂，从静涡盘中心排出。动涡盘绕偏心轴进行公转，为了防止动涡盘自转，设有防自转环。注意4条接触线的位置变化。（二）特点从结构及工作原理看，小型涡旋式压缩机具有如下的特点：1)效率高涡旋压缩机吸气、压缩、排气连续进行，直接吸气，因而吸入气体有害过热小；没有余隙容积中气体的膨胀过程，因而输气系数高。同时，两相邻压缩腔中的压差小，气体泄漏少。另外，旋转涡旋盘上所有接触线转动半径小，摩擦速度低，损失小，加之吸、排气阀流动损失小，因而效率高。2)力矩变化小、振动小、噪声低,涡旋压缩机压缩过程较慢，并可同时进行两三个压缩过程，机器运转平稳，而且曲轴转动力矩变化小；其次，气体基本连续流动，吸、排气压力脉动小。3)结构简单，体积小，重量轻，运动零部件少；没有吸、排气阀，易损件少，可靠性好.涡旋式压缩机同活塞式压缩机相比，体积小40％，重量减轻15％，效率高10％，噪声低5dB(A)。但其制造需高精度的加工设备及精确的调心装配技术，这就限制了它的制造及应用。三、螺杆式制冷压缩机（一）基本结构及工作原理螺杆式(即双螺杆)制冷压缩机具有一对互相啮合、相反旋向的螺旋形齿的转子。其齿面凸起的转子称为阳转子，齿面凹下的转子称为阴转子。阳转子4个齿，阴转子6个槽，一般阳转子与电动机联接为主动转子，传递转矩，同时、通过啮合关系带动阴转子(从动转子)旋转。转子的齿槽、机体的内壁面和两端端盖等共同构成的工作容积，机体的两端设有成对角线布置的吸、排气孔口。随着转子在机体内的旋转运动，阴、阳转子和机体之间形成的呈"V"字型的一对齿间容积(基元容积)的大小，随转子的旋转而变化，使工作容积由于齿的侵入或脱开而不断发生变化，从而周期性地改变转子每对齿槽间的容积，来达到吸气、压缩和排气的目的。图3-31表示了基元容积的工作过程：吸气过程：阳转子带动阴转子旋转至A点位置，一个v形密封空间与吸气口相通，开始吸气；随着转子的旋转，v形密封空间的容积不断增大，气体逐渐进入该空间。当转于旋转至B点位置时，此v形密封空间开始不与吸气口相通，吸气过程结束；此时，该空间容积达到最大。压缩过程：从B点起，阴转子继续旋转，两个转于之间形成的密封啮合线向排气侧移动，此v形密封空间的逐渐缩小，空间中的气体被压缩。压缩过程一直进行到位置C，v形密封空间与排气口相通为止。排气过程：气体从位置c开始与排气口相通，随着阴、阳转子继续旋转，v形密封空间中的气体被压人排气管；直到转子旋转至D点，v形密封空间中的气体完全被排出时，结束排气过程。从以上过程的分析可知，两转子转向互相迎合的一侧，即凸齿与凹齿彼此迎合嵌入的一侧，气体受压缩并形成较高压力，称为高压力区；相反，螺杆转向彼此相背离的一侧，即凸齿与凹齿彼此脱开的一侧，齿间容积在扩大形成较低压力，称为低压力区。此两区域借助于机壳、转子相互啮合的接触线而隔开。（二）输气量调节装置螺杆制冷压缩机常用滑阀调节能量，即在两个转子高压侧，装上一个能够轴向移动的滑阀，来调节能量。滑阀调节能量的原理，是利用滑阀在螺杆的轴向移动，以改变螺杆的有效轴向工作长度，使能量在100％和l0％之间连续无级调节。能量调节主要与转子有效的工作长度有关。图为滑阀的移动与能量调节的原理图。图(a)示出全负荷时滑阀的位置。当滑阀尚未移动时，滑阀的后缘与机体上滑阀滑动缺口的底边紧贴，滑阀的前缘则与滑动缺口的剩余面积组成径向排气口。此时，基元容积中，充气最大。由吸入端吸入的气体经转子压缩后，从排气口全部排出，其能量为100％，泄逸通道的大小取决于所需要的排气量大小。滑阀前缘与滑动缺口形成的排气口面积(即径向孔口)同时缩小，达到改变排气量的目的。当滑阀继续向排出端移动时，制冷量随排量的减少而连续地降低。因而能量便可进行无级调节。当高压油推动油活塞和滑阀向排出端方向移动时，滑阀后缘随之被推离固定的滑动缺口的底边，形成一个通向径向吸气孔口的、可为压缩过程中气体的泄逸孔道，如图3-7(c)所示，减少了螺杆的工作长度，即减少了吸入气体的基元容积，排出气体减少，而吸进的气体，未进行压缩(此时接触线尚未封闭)就通过旁通口进入压缩机的吸气侧，因此减少了吸气量和制冷剂的流量，起到了能量调节的作用。能量调节分手动和自动，但控制的基本原理都是采用油驱动调节。该系统基本上由三部分构成：供油、控制和执行机构。供油机构有油泵及压力调节阀；控制机构有四通电磁阀或油分配阀；执行机构有滑阀、油活塞及油缸等（三）特点螺杆式制冷压缩机作为回转式制冷压缩机的一种，同时具有活塞式和动力式（速度式）两者的特点。1)与往复活塞式制冷压缩机相比，螺杆式制冷压缩机具有转速高，重量轻，体积小，占地面积小以及排气脉动低等一系列优点。2)螺杆式制冷压缩机没有往复质量惯性力，动力平衡性能好，运转平稳，机座振动小，基础可作得较小。3)螺杆式制冷压缩机结构简单，机件数量少，没有像气阀、活塞环等易损件，它的主要摩擦件如转子、轴承等，强度和耐磨程度都比较高，而且润滑条件良好，因而机加工量少，材料消耗低，运行周期长，使用比较可靠，维修简单，有利于实现操纵自动化。4)与速度式压缩机相比，螺杆式压缩机具有强制输气的特点，即排气量几乎不受排气压力的影响，在小排气量时不发生喘振现象，在宽广的工况范围内，仍可保持较高的效率。5)采用了滑阀调节，可实现能量无级调节。6)螺杆压缩机对进液不敏感，可以采用喷油冷却，故在相同的压力比下，排温比活塞式低得多，因此单级压力比高。7)没有余隙容积，因而容积效率高。螺杆式制冷压缩机尚存在以下缺陷：1)制冷剂气体周期性地高速通过吸、排气孔口，通过缝隙的泄漏等原因，使压缩机有很大噪声，需要采取消音减噪措施。2)螺旋形转子的空间曲面的加工精度要求高，需用专用设备和刀具来加工。3)由于间隙密封和转子刚度等的限制，目前螺杆式压缩机还不能像往复式压缩机那样达到较高的终了压力。小结：回转式制冷压缩机的型式和结构类型较多，故有多种分类法。通常都按其结构元件的特征来区分和命名。目前广为使用的有螺杆式制冷压缩机、滚动转子式制冷压缩机和涡旋式制冷压缩机等，它们在各种冷冻、冷藏及空调装置中得到了日益广泛的应用。其中，制冷量在1.1kW以下时，滚动转子式制冷压缩机效率较好；制冷量在1~15kW范围内，涡旋式制冷压缩机效率最高；制冷量大于15kW时，螺杆式制冷压缩机效率最好。因此，回转式制冷压缩机的应用，已进入活塞式制冷压缩机的世袭领地。但是，回转式制冷压缩机也有它的缺点，主要是它的运动机件表面多呈曲面形状，这些曲面的加工及检测均较复杂，有的还需使用专用设备。其次是回转式制冷压缩机运动机件之间或运动机件与固定机件之间，常需保持一定的运动间隙，气体通过间隙势必引起泄漏，这就