《制冷压缩机》第1章绪论.ppt

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1、制冷压缩机制冷压缩机第一章第一章 绪论绪论制冷压缩机的功能制冷压缩机的功能单级蒸汽压缩制冷系单级蒸汽压缩制冷系统，是由统，是由蒸发器蒸发器、制冷压、制冷压缩机、冷凝器缩机、冷凝器和和节流部件节流部件四个基本部件组成。它们四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形之间用管道依次连接，形成一个成一个密闭的密闭的系统，系统，制冷制冷剂剂在系统中不断地在系统中不断地循环流循环流动动，发生状态变化，与外，发生状态变化，与外界进行热量交换。界进行热量交换。液体制冷剂在蒸发器中液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，吸收被冷却的物体热量之后，汽化汽化成成低温低压的蒸汽低温低压的蒸汽。再。再被压缩机吸

2、入，被压缩机吸入，压缩压缩成成高压高压高温的蒸汽高温的蒸汽后排入冷凝器。后排入冷凝器。在冷凝器中向冷却介质在冷凝器中向冷却介质(水或水或空气空气)放热，放热，冷凝冷凝为为高压液体高压液体。高压液体经高压液体经节流节流成为成为低压低低压低温的制冷剂温的制冷剂，再次进入蒸发，再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷器吸热汽化，达到循环制冷的目的。制冷剂在系统中经的目的。制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成四个基本过程完成一个制冷一个制冷循环循环。制冷压缩机是制制冷压缩机是制冷系统的冷系统的“心脏心脏”，吸收来自蒸发器的制吸收来自蒸发器的制冷剂蒸气，提高压力冷

3、剂蒸气，提高压力后排气到冷凝器，使后排气到冷凝器，使制冷剂在系统中循环制冷剂在系统中循环流动。可用于流动。可用于制冷系制冷系统统和和热泵系统。热泵系统。制冷压缩机的功能制冷压缩机的功能制冷系统和热泵系统制冷系统和热泵系统相同点：相同点：将低温处热量排到高温处，同时消耗能量。将低温处热量排到高温处，同时消耗能量。不同点：不同点：工作温度范围和目的用途不同。工作温度范围和目的用途不同。制冷系统制冷系统是从被冷却介质吸热，向环境介质放是从被冷却介质吸热，向环境介质放热，其压缩机运行工况中，热，其压缩机运行工况中，蒸发温度低于被冷却介蒸发温度低于被冷却介质温度，冷凝温度高于环境介质温度质温度，冷凝温度

4、高于环境介质温度。热泵系统热泵系统是从大气吸热，向温度较高的区域供是从大气吸热，向温度较高的区域供热，其压缩机运行工况中，热，其压缩机运行工况中，蒸发温度低于大气温度，蒸发温度低于大气温度，冷凝温度高于供热区温度冷凝温度高于供热区温度。而而制冷压缩机在两系统中的功能无差别制冷压缩机在两系统中的功能无差别。制冷系统制冷系统目的和用途目的和用途 环温环温 低温低温 工作温区工作温区 温度温度升高升高目的和用途目的和用途 环温环温 高温高温 工作温区工作温区 温度温度升高升高热泵系统热泵系统制冷压缩机的种类制冷压缩机的种类容积型压缩机容积型压缩机一定容积的气体先被吸入到气缸里，继一定容积的气体先被吸

5、入到气缸里，继而在气缸中其而在气缸中其容积被强制缩小容积被强制缩小，压力升高，压力升高，当达到一定压力时气体便被强制的从气缸排当达到一定压力时气体便被强制的从气缸排出。可见，容积型压缩机的出。可见，容积型压缩机的吸排气过程是间吸排气过程是间歇进行歇进行，其流动，其流动非连续稳定非连续稳定。速度型压缩机速度型压缩机气体压力的增长是由气体的速度转化而气体压力的增长是由气体的速度转化而来来，即先使吸入的气流获得一定的高速，然，即先使吸入的气流获得一定的高速，然后再使之缓慢下来，让其动量转化为气体的后再使之缓慢下来，让其动量转化为气体的压力升高，而后排出。可见，速度型压缩机压力升高，而后排出。可见，速

6、度型压缩机中的中的压缩流程可连续进行压缩流程可连续进行，其流动是稳定的其流动是稳定的。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类（1）按蒸发温度范围分类）按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，温度的范围，分为高温、中温和低温压缩机三种，但其具体蒸发温度区域的划分并无定论，大致可但其具体蒸发温度区域的划分并无定论，大致可按如下分类：按如下分类：高温高温制冷压缩机：（制冷压缩机：（-100）中温中温制冷压缩机：（制冷压缩机：（-150）低温低温制冷压缩机：（制冷压缩机：（-40-15）（2）按密封结构形式分类

7、）按密封结构形式分类由于制冷系统中的制冷剂是不容许泄漏的，由于制冷系统中的制冷剂是不容许泄漏的，因此系统中凡与制冷剂接触的部件都应对外密封。因此系统中凡与制冷剂接触的部件都应对外密封。根据制冷压缩机采用的防泄漏方式和结构不同，根据制冷压缩机采用的防泄漏方式和结构不同，可分为三类：可分为三类：开启式：开启式：原动机独立于制冷剂系统之外。原动机独立于制冷剂系统之外。半封闭式：半封闭式：电动机和压缩机装在同一机体内共轴。电动机和压缩机装在同一机体内共轴。全封闭式：全封闭式：将连接在一起的压缩机和电动机组安将连接在一起的压缩机和电动机组安装在一个密闭的薄壁机壳中。装在一个密闭的薄壁机壳中。开启式开启式

8、 Open-driven江苏省泰州商业机械总厂江苏省泰州商业机械总厂制冷量制冷量较大较大使原动机使原动机独立于制独立于制冷剂系统冷剂系统之外的压之外的压缩机形式缩机形式称为开启称为开启式压缩机。式压缩机。制冷量较制冷量较大。可用大。可用于以氨为于以氨为工质的制工质的制冷系统中。冷系统中。半半封闭式封闭式 Semi-hermetic制冷量居制冷量居中等水平中等水平采用封闭式结采用封闭式结构，把电动机构，把电动机和压缩机连成和压缩机连成一整体，装在一整体，装在同一机体内共同一机体内共用一根主轴。用一根主轴。无轴封。电动无轴封。电动机与制冷剂和机与制冷剂和润滑油接触。润滑油接触。机体上各种端机体上各

9、种端盖用垫片和螺盖用垫片和螺栓拧紧防漏，栓拧紧防漏，易于拆卸修理。易于拆卸修理。全全封闭式封闭式 Hermetic制冷量制冷量较小较小也采用封闭式结构，把也采用封闭式结构，把电动机和压缩机连成一电动机和压缩机连成一整体，装在同一机体内整体，装在同一机体内共用一根主轴。但连接共用一根主轴。但连接在一起的压缩机和电动在一起的压缩机和电动机组安装在一个密闭的机组安装在一个密闭的薄壁机壳中，机壳焊接薄壁机壳中，机壳焊接而成，不易拆卸修理，而成，不易拆卸修理，因而要求这类压缩机的因而要求这类压缩机的可靠性高，寿命长。可靠性高，寿命长。半、全封闭系统都不能半、全封闭系统都不能使用工质氨。使用工质氨。（2）

10、按密封结构形式分类）按密封结构形式分类制冷压缩机的发展概况制冷压缩机的发展概况1.种类的多样化发展种类的多样化发展:以传统的活塞式为主要品种以传统的活塞式为主要品种,离离心式、螺杆式、滚动转子式、涡旋式等都在被卓有心式、螺杆式、滚动转子式、涡旋式等都在被卓有成效地开发和应用；成效地开发和应用；2.新型节能型：新型节能型：变频压缩机、直线电动机驱动的高速变频压缩机、直线电动机驱动的高速压缩机，喷液冷却等压缩机，喷液冷却等 3.环保型：环保型：使用无氟和环保工质，低噪声和小振动等使用无氟和环保工质，低噪声和小振动等4.高效率和高可靠性型：高效率和高可靠性型：结构改进和新机型的开发，结构改进和新机型

11、的开发，如双转子式滚动活塞压缩机，摆转式压缩机、涡旋如双转子式滚动活塞压缩机，摆转式压缩机、涡旋式等的研发。式等的研发。5.紧凑轻量化及模糊逻辑控制。紧凑轻量化及模糊逻辑控制。往复式压缩机往复式压缩机 Reciprocating Compressor 法国美优乐法国美优乐吸吸气气过过程程排排气气过过程程压缩机的工作腔是压缩机的工作腔是汽缸。活塞在汽缸汽缸。活塞在汽缸内作内作往复运动往复运动，从，从而完成而完成压缩、排气、压缩、排气、膨胀、吸气膨胀、吸气等过程。等过程。实现对制冷剂的吸实现对制冷剂的吸入、压缩和输送。入、压缩和输送。工作原理工作原理（1 1）吸气过程：）吸气过程：排气阀关闭，活塞

12、排气阀关闭，活塞向下运动，直至气向下运动，直至气缸内气体压力降至缸内气体压力降至稍低于吸气腔内气稍低于吸气腔内气体压力，吸气阀开体压力，吸气阀开启，低压气体被吸启，低压气体被吸入缸中。实现制冷入缸中。实现制冷剂的吸入。剂的吸入。工作过程工作过程（2 2）压缩过程：）压缩过程：排气阀仍关闭，活排气阀仍关闭，活塞向上运动，塞向上运动，吸气吸气阀关闭，阀关闭，气缸工作气缸工作容积减小，缸内制容积减小，缸内制冷剂受压缩，温度冷剂受压缩，温度压力逐渐升高。压力逐渐升高。工作过程工作过程工作过程工作过程（2 2）压缩过程：）压缩过程：缸内压力逐渐提缸内压力逐渐提高，直至略高于高，直至略高于排气腔中制冷剂排

13、气腔中制冷剂压力，排气阀即压力，排气阀即将开启，这是一将开启，这是一个个过压缩过压缩过程，过程，此时的压力称为此时的压力称为动压动压。（3 3）排气过程：）排气过程：活塞继续向上运活塞继续向上运动，排气阀开启，动，排气阀开启，气缸内制冷剂的气缸内制冷剂的压力不再提高，压力不再提高，制冷剂流出。直制冷剂流出。直至活塞运动到最至活塞运动到最高点。高点。工作过程工作过程工作过程工作过程（4 4）膨胀过程：）膨胀过程：余隙容积内为高压气余隙容积内为高压气体，活塞向下运动，体，活塞向下运动，排气阀关闭，吸气阀排气阀关闭，吸气阀未打开，余隙容积内未打开，余隙容积内的高压气体膨胀，压的高压气体膨胀，压力下降

14、，直至稍低于力下降，直至稍低于吸气腔内压力，吸气吸气腔内压力，吸气阀打开，开始吸气。阀打开，开始吸气。特点和发展趋势特点和发展趋势1.发展历史悠久，具有丰富的设计、研究、制造和发展历史悠久，具有丰富的设计、研究、制造和运行经验，技术成熟，至今在各个领域中依然被运行经验，技术成熟，至今在各个领域中依然被广泛应用发展着。在中小冷量范围内，仍以活塞广泛应用发展着。在中小冷量范围内，仍以活塞式压缩机为主（据统计，在式压缩机为主（据统计，在100W-7.5KW的小型的小型封闭式压缩机中，活塞式占封闭式压缩机中，活塞式占75%）。）。2.零部件多、转速受限制，材料和制造要求低。零部件多、转速受限制，材料和

15、制造要求低。3.间歇式吸排气，管道有气流脉动。间歇式吸排气，管道有气流脉动。4.直线电动机驱动高速活塞式压缩机的开发。直线电动机驱动高速活塞式压缩机的开发。5.利用先进的加工、制造和控制技术制造高精度的利用先进的加工、制造和控制技术制造高精度的压缩机压缩机，改进气阀设计等。改进气阀设计等。滚动转子式压缩机滚动转子式压缩机 Rotary Compressor 属于回转式压缩机。由属于回转式压缩机。由气气缸、滚动转子、偏心轴和滑片缸、滚动转子、偏心轴和滑片组成。转子沿气缸内壁滚动，组成。转子沿气缸内壁滚动，与气缸间形成月牙形工作腔，与气缸间形成月牙形工作腔，滑片端部在弹簧作用力下与转滑片端部在弹簧

16、作用力下与转子紧密接触，将月牙形工作腔子紧密接触，将月牙形工作腔分隔为两部分，滑片随转子滚分隔为两部分，滑片随转子滚动沿滑片槽道作往复运动。气动沿滑片槽道作往复运动。气缸容积随转子转角变化，压力缸容积随转子转角变化，压力随之改变。随之改变。特点和发展趋势特点和发展趋势1.零部件少，尺寸紧凑，重量轻，效率对磨损和间零部件少，尺寸紧凑，重量轻，效率对磨损和间隙敏感。隙敏感。2.变频压缩机：在日本，变频房间空调器是主流机变频压缩机：在日本，变频房间空调器是主流机型，容量范围在进一步扩大型，容量范围在进一步扩大。3.双缸双转子式：新机型，减小在低速范围内的振双缸双转子式：新机型，减小在低速范围内的振动

17、动。4.提高经济性和可靠性：提高生产加工和装配技术，提高经济性和可靠性：提高生产加工和装配技术，使装配间隙合适，最小化机械损失和气体压缩损使装配间隙合适，最小化机械损失和气体压缩损失，开发高效率的电机失，开发高效率的电机。5.使用于小型冰箱和空调使用于小型冰箱和空调。摆转式压缩机摆转式压缩机 Swing Compressor 特点特点:转子与滑片铸造成转子与滑片铸造成一体一体,减少滑片与转子间减少滑片与转子间的泄漏和摩擦的泄漏和摩擦,效率和可效率和可靠性更高。采用变频靠性更高。采用变频,在中在中低速，效率和节能显著低速，效率和节能显著,且且面向替代工质面向替代工质HCFC,407C 和和 41

18、0A。日本大金日本大金(DAIKIN)公司正公司正在用它代替传统的滚动转在用它代替传统的滚动转子式。子式。螺杆式压缩机螺杆式压缩机 Screw Compressor 喷油式螺杆压缩机喷油式螺杆压缩机1、阳转子、阳转子 2、阴转子、阴转子 3、机体、机体 4、滑动轴承、滑动轴承 5、止推轴承、止推轴承 6、轴封、轴封 7、平衡活塞、平衡活塞工作过程工作过程原理原理：利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成蒸：利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成蒸汽的吸入、压缩和排出过程。汽的吸入、压缩和排出过程。每对齿槽空间每对齿槽空间都存在都存在着吸气、压缩、排气三个过程。在着吸气、压缩、排气三个过程。在不同齿槽

19、空间不同齿槽空间，同时同时存在着吸气、压缩、排气三个过程。存在着吸气、压缩、排气三个过程。（a）吸气）吸气（b）压缩）压缩（c）排气）排气工作过程工作过程（a）吸气）吸气（b）压缩）压缩（c）排气）排气（a）吸气）吸气：在汽缸的吸气端座上开有吸气口，当齿：在汽缸的吸气端座上开有吸气口，当齿槽与吸气口相通时，吸气就开始，随着螺杆的旋转，槽与吸气口相通时，吸气就开始，随着螺杆的旋转，齿槽脱离吸气口，一齿槽脱离吸气口，一对齿槽空间吸满蒸汽，如图对齿槽空间吸满蒸汽，如图(a)。工作过程工作过程（a）吸气）吸气（b）压缩）压缩（c）排气）排气（b）压缩）压缩：螺杆继续旋转，两螺杆的齿与齿槽相互：螺杆继续

20、旋转，两螺杆的齿与齿槽相互啮合，由气缸内壁、啮合的螺杆和排气端座组成的齿啮合，由气缸内壁、啮合的螺杆和排气端座组成的齿槽容积变小，而且位置向排气端移动，完成了对蒸汽槽容积变小，而且位置向排气端移动，完成了对蒸汽压缩和输送的过程，如图压缩和输送的过程，如图(b)。工作过程工作过程（a）吸气）吸气（b）压缩）压缩（c）排气）排气（c）排气）排气：当这对齿槽空间与端座的排气口相通时，：当这对齿槽空间与端座的排气口相通时，压缩终了，蒸汽被排出，如图压缩终了，蒸汽被排出，如图(c)。双螺杆式压缩机双螺杆式压缩机 Double Screw Compressor 单螺杆式压缩机单螺杆式压缩机 Single

21、Screw Compressor 转子转子星轮星轮a semi-hermetic singlescrew compressor forthe larger Daikin chiller,with R-134a refrigerant.星轮星轮工作过程工作过程随着转子和星轮随着转子和星轮不断转动，由螺不断转动，由螺杆转子的齿间凹杆转子的齿间凹槽、星轮和气缸槽、星轮和气缸内壁组成的容积内壁组成的容积大小发生周期性大小发生周期性的变化，实现吸的变化，实现吸气、压缩、排气气、压缩、排气三个连续过程。三个连续过程。特点特点1.适用于中型制冷量范围内，制冷量可以在适用于中型制冷量范围内，制冷量可以在10-

22、100范范围内无级调节，但在围内无级调节，但在40以上负荷时的调节比较经济。以上负荷时的调节比较经济。2.结构简单、紧凑，重量轻，无吸排气阀，易损件少，可结构简单、紧凑，重量轻，无吸排气阀，易损件少，可靠性高，检修周期长靠性高，检修周期长。3.只有旋转运动，没有往复运动，因此压缩机的平衡性好，只有旋转运动，没有往复运动，因此压缩机的平衡性好，振动小，可以提高压缩机的转速振动小，可以提高压缩机的转速。无活塞式的液击和离无活塞式的液击和离心式的喘振现象。心式的喘振现象。4.在低蒸发温度或高压缩比工况下，用单级压缩仍然可正在低蒸发温度或高压缩比工况下，用单级压缩仍然可正常工作，且有良好的性能。这是由

23、于螺杆式压缩机没有常工作，且有良好的性能。这是由于螺杆式压缩机没有余隙，没有吸排气阀，故在这种不利工况下仍然有较高余隙，没有吸排气阀，故在这种不利工况下仍然有较高的容积效率的容积效率。5.噪声较大，以及需要设置一套润滑油分离、冷却、过滤噪声较大，以及需要设置一套润滑油分离、冷却、过滤和加压的辅助设备，造成机组体积大和加压的辅助设备，造成机组体积大。涡旋式压缩机涡旋式压缩机 Scroll Compressor 吸气吸气排气排气全封闭涡旋式全封闭涡旋式压缩机结构压缩机结构工作过程工作过程主要由动、静涡旋体、主要由动、静涡旋体、吸、排气口组成。动吸、排气口组成。动静涡旋体间形成一系静涡旋体间形成一系

24、列月牙形空间，动涡列月牙形空间，动涡旋体以静涡旋体的中旋体以静涡旋体的中心为旋转中心，以一心为旋转中心，以一定的旋转半径作无自定的旋转半径作无自转的回转平动，外圈转的回转平动，外圈月牙形空间便会不断月牙形空间便会不断向中心移动，使容积向中心移动，使容积缩小。缩小。工作过程工作过程静涡旋体最外侧静涡旋体最外侧开有吸气孔，制开有吸气孔，制冷剂从吸气孔进冷剂从吸气孔进入动静涡旋体间入动静涡旋体间最外圈的月牙形最外圈的月牙形空间，随着动涡空间，随着动涡旋体的运动，气旋体的运动，气体被逐渐体被逐渐推向中推向中心空间心空间，其容积，其容积不断缩小，压力不断缩小，压力升高，直至与中心排气孔相通，高压气体被排

25、出。升高，直至与中心排气孔相通，高压气体被排出。特点特点1.零部件少。约为往复式的零部件少。约为往复式的40。驱动动涡盘运动的偏。驱动动涡盘运动的偏心轴可以高速旋转，因此涡旋式压缩机体积小、重量心轴可以高速旋转，因此涡旋式压缩机体积小、重量轻，约比往复式轻轻，约比往复式轻15。2.容积效率高，因为相邻的月牙形空间之间的压差小，容积效率高，因为相邻的月牙形空间之间的压差小，泄漏少，无吸汽和排汽阀，阻力小，无余隙容积的再泄漏少，无吸汽和排汽阀，阻力小，无余隙容积的再膨胀。膨胀。3.绝热效率高，在同样制冷量情况下，旋涡式比往复式绝热效率高，在同样制冷量情况下，旋涡式比往复式约高约高10。4.动涡盘与

26、主轴等运动部件的受力变化小，整机振动小。动涡盘与主轴等运动部件的受力变化小，整机振动小。5.涡旋压缩机运转可靠，而且容易实现变转速运动和变涡旋压缩机运转可靠，而且容易实现变转速运动和变排量技术。排量技术。6.要求加工精度高。要求加工精度高。滑片式压缩机滑片式压缩机 Sliding Vane Compressor 主要由气缸、转子、滑主要由气缸、转子、滑片组成。转子旋转时，片组成。转子旋转时，滑片在离心力作用下从滑片在离心力作用下从槽中甩出，气缸内壁与槽中甩出，气缸内壁与转子外表面构成的月牙转子外表面构成的月牙形空间被滑片分隔成若形空间被滑片分隔成若干小室，随转子旋转，干小室，随转子旋转，小室容

27、积周期性变化。小室容积周期性变化。CFCs和和HCFCs的替代的替代1.名称名称CFCS（氯氟烃）：（氯氟烃）：分子组成为氯、氟、碳。分子组成为氯、氟、碳。如：如：R11，R12，R13，R14，R113，R114等。等。HCFCS（氢氯氟烃）：（氢氯氟烃）：分子组成为氢、氯、氟、碳。分子组成为氢、氯、氟、碳。如：如：R22 HFCS（氢氟烃）：（氢氟烃）：分子组成为氢、氟、碳。分子组成为氢、氟、碳。如：如：R134a2.危害性指标危害性指标ODP(Ozone-depletion potential)：消耗臭氧：消耗臭氧潜能值，越小说明制冷剂的环境特性越好。潜能值，越小说明制冷剂的环境特性越好

28、。GWP(Global-warming potential)：全球变暖：全球变暖潜能值。潜能值。CFCSHCFCS ODP增大HFCsODP=0GWP0首先被替代首先被替代逐步淘汰逐步淘汰(phase out)3.替代时间表替代时间表4.替代工质替代工质目前还没有理想的替代制冷剂，研究工作正在目前还没有理想的替代制冷剂，研究工作正在进行中。天然工质的使用进行中。天然工质的使用:氨、氨、COCO2 2、碳氢化合物碳氢化合物5.工质替代对制冷压缩机的影响工质替代对制冷压缩机的影响热力性质等问题热力性质等问题：替代工质一般其热力性质等综：替代工质一般其热力性质等综合性能指标较合性能指标较CFCs以及以及HCFCs工质降低，但这一点工质降低，但这一点降低（哪怕降低（哪怕1%）也将给广泛使用的标准制冷机配置）也将给广泛使用的标准制冷机配置带来诸多的问题，并消耗巨大的电力资源。例如，带来诸多的问题，并消耗巨大的电力资源。例如，日本从日本从1996年全面禁止生产年全面禁止生产CFCs冰箱，使用冰箱，使用HFC-134a替代替代CFC-12时冰箱制冷性能下降时冰箱制冷性能下降5%-10%。并。并可能甚至会引起压缩机结构尺寸较大的改变。可能甚至会引起压缩机结构尺寸较大的改变。新工质的毒性、溶油性等问题新工质的毒性、溶油性等问题：引起结构设计的引起结构设计的困难。困难。Thank you!