制冷壓縮機(jī)教案

1、緒 論1.制冷機(jī)一種將熱量從低于環(huán)境介質(zhì)溫度的物體中轉(zhuǎn)移到環(huán)境介質(zhì)中去，這種機(jī)器稱為制冷機(jī)。2.制冷機(jī)分類壓縮式制冷機(jī)(包括蒸汽和空氣壓縮機(jī)兩種)、吸收式制冷機(jī)和蒸汽噴射式制冷機(jī)三種類型，其中尤以蒸汽壓縮式制冷機(jī)應(yīng)用最為普遍。3.制冷壓縮機(jī)的作用為了能連續(xù)不斷地制冷，需用壓縮機(jī)將已汽化的低壓蒸汽從蒸發(fā)器中吸出，并對(duì)其做功，壓縮成為高壓的過熱蒸汽，再排入冷凝器中(提高壓力是為了使制冷劑蒸汽容易在常溫下放出熱量而冷凝成液體)。在冷凝器中利用冷卻水或空氣將高壓的過熱蒸汽冷凝成為液體并帶走熱量，制冷劑液體又從冷凝器底部排出。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷。概括地說，這種制冷方法是使制冷劑在低溫低壓的條件下

2、汽化而吸取周圍介質(zhì)的熱量，并在常溫高壓的條件下冷凝液化而放出熱量由冷卻水(或空氣)帶走。欲使制冷劑實(shí)現(xiàn)這樣的熱量轉(zhuǎn)移，必須提供與蒸發(fā)溫度和液化溫度相對(duì)應(yīng)的低壓和高壓條件，而這一條件正是由壓縮機(jī)創(chuàng)造的。因此，在蒸汽壓縮式制冷循環(huán)中，只能有了壓縮機(jī)，制冷機(jī)才能將低溫物體的熱量不斷地轉(zhuǎn)移給常溫介質(zhì)，從而達(dá)到制冷的目的。一、制冷壓縮機(jī)的種類與分類制冷壓縮機(jī)根據(jù)其工作原理可以分為容積型和速度型兩大類。見圖11、壓縮機(jī)的種類1)容積型壓縮機(jī)用機(jī)械的方法使密閉容器的容積變小，使汽體壓縮而增加其壓力的機(jī)器，稱為容積型壓縮機(jī)。它有兩種結(jié)構(gòu)型式：往復(fù)活塞式(簡稱活塞式)和回轉(zhuǎn)式。2)速度型壓縮機(jī)用機(jī)械的方法使流動(dòng)

3、的汽體獲得很高的流速，然后在擴(kuò)張的通道內(nèi)使汽體流速減小，使汽體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而達(dá)到提高汽體壓力的目的，這種機(jī)器稱為速度型壓縮機(jī)，屬于這一類的有離心式制冷壓縮機(jī)。綜上所述，制冷壓縮機(jī)的分類可概括如下：2、壓縮機(jī)的分類1)按工作的蒸發(fā)溫度范圍分類對(duì)于單級(jí)制冷壓縮機(jī)，一般可按其工作蒸發(fā)溫度的范圍分為高溫、中溫和低溫壓縮機(jī)三種。2)按密封結(jié)構(gòu)形式分類A .開啟式壓縮機(jī)B. 半封閉式壓縮機(jī)C. 全封閉式壓縮機(jī)二、制冷壓縮機(jī)的當(dāng)前發(fā)展概況圖2表示了目前各類壓縮機(jī)的大致應(yīng)用范圍及其制冷量大下面分別介紹各類壓縮機(jī)的發(fā)展概況。1、活塞式制冷壓縮機(jī)2、螺桿式制冷壓縮機(jī)3、轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)4、渦旋式制冷壓縮

4、機(jī)5、離心式制冷壓縮機(jī)三、環(huán)境保護(hù)對(duì)壓縮機(jī)提出的要求隨著工業(yè)的發(fā)展伴之產(chǎn)生的對(duì)地球的污染越來越嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)已成為全球關(guān)注的重要問題。而在制冷與空調(diào)領(lǐng)域中CFCS和HCFCS對(duì)大氣臭氧層的破壞以及能源消耗造成的全球變暖，都是壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)高度重視的問題。制冷劑的選用是影響壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的諸多因素中應(yīng)予高度重視的一個(gè)問題其一：壓縮機(jī)必須把其工作容積的尺寸重新劃定，以適應(yīng)不同流量的壓力的要求；其二：壓縮機(jī)中與制冷劑接觸的各種材料之間的相容性，如合成橡膠和潤滑油，必須給予解決。第一章 容積型制冷壓縮機(jī)的熱力學(xué)基礎(chǔ)容積型壓縮機(jī)是蒸氣壓縮式制冷機(jī)中應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛、使用數(shù)量最多的壓縮機(jī)，它們的功率可以從幾十

5、瓦到幾千千瓦的寬廣范圍。盡管容積型壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式眾多，但究其熱力學(xué)基礎(chǔ)還有許多部分是相同的。第一節(jié)單級(jí)活塞式壓縮機(jī)的理論循環(huán)單級(jí)活塞式壓縮機(jī)的理論循環(huán)的假設(shè)條件：1、壓縮機(jī)沒有余隙容積2、吸汽與排汽過程中沒有壓力損失3、吸汽與排汽過程中無熱量傳遞4、無漏汽損失5、無摩擦損失一、活塞式壓縮機(jī)的理論輸汽量1.氣缸工作容積Vp，單位為m32.理論容積輸氣量qvt(或稱理論排量)，單位為m3/h是指壓縮機(jī)按理論循環(huán)工作時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)所能供給、按進(jìn)口處吸氣狀態(tài)換算的氣體容積。3.壓縮機(jī)的理論質(zhì)量輸氣量qm t，單位為kg/h二、壓縮機(jī)消耗的理論功率1.理論循環(huán)所消耗的理論功Wts，單位為J，2.即單

6、位絕熱理論功Wt s為，單位為J，3.壓縮機(jī)所消耗的理論功率Pts，單位為kw第二節(jié)容積型壓縮機(jī)的實(shí)際性能1、壓縮機(jī)中的壓力降2、制冷劑的受熱3、氣閥運(yùn)動(dòng)規(guī)律不完善帶來的效率下降。4、制冷劑泄漏的影響。5、再膨脹的影響6、壓縮過程偏離等熵過程7、壓縮過程的過壓縮和欠壓縮。8、潤滑油循環(huán)量的影響。9、壓縮機(jī)的機(jī)械摩擦損失和內(nèi)置電動(dòng)機(jī)(封閉式壓縮機(jī))的電動(dòng)機(jī)損失。第三節(jié)內(nèi)容積比固定的壓縮機(jī)的附加功損失在那些具有固定內(nèi)容積比的容積型壓縮機(jī)中，在工作中會(huì)發(fā)生過壓縮和欠壓縮的壓縮過程。一、內(nèi)容積比1.內(nèi)容積比V是指這類壓縮機(jī)吸汽終了的最大容積V1與壓縮終了的容積V2的比值，即2.內(nèi)壓力比工作容積內(nèi)壓縮終

7、了壓力P2與吸汽壓力P1的比值，稱為內(nèi)壓力比二、附加功損失內(nèi)壓力比與外壓力比不相等時(shí)，會(huì)產(chǎn)生附加功損失。 討論三種情況：Pd>P2 Pd = P2。Pd<P2 。由此，當(dāng)壓縮機(jī)內(nèi)壓縮終了壓力與排汽管內(nèi)氣體的壓力不相等，即內(nèi)壓力比與外壓力比不等時(shí)，將產(chǎn)生附加功損失，從而降低壓縮機(jī)的指示效率。所以，應(yīng)力求壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況相等或接近，以使壓縮機(jī)獲得運(yùn)行的高效率。第四節(jié)制冷壓縮機(jī)的基本性能參數(shù)一、實(shí)際輸氣量在一定工況下，單位時(shí)間內(nèi)由吸氣端輸送到排氣端的氣體質(zhì)量稱為在該工況下的壓縮機(jī)質(zhì)量輸氣量qma，單位二、輸汽系數(shù)壓縮機(jī)的實(shí)際輸汽量與理論輸汽量之比稱為輸汽系數(shù)。 它用于衡量容

8、積型壓縮機(jī)氣缸工作容積的有效利用程度。三、制冷量所謂壓縮機(jī)的制冷量，就是壓縮機(jī)在一定的運(yùn)行工況下，在單位時(shí)間內(nèi)被它抽吸和壓縮輸送的制冷工質(zhì)在蒸發(fā)制冷過程中從低溫?zé)嵩矗ū焕鋮s的物體）中所吸取的熱量。 在給定工況下壓縮機(jī)的制冷量Q0可用下式計(jì)算。即： Q0 = qmaq 0 = qvtqv kW (1-10)為了便于比較和選用，有必要根據(jù)其不同的使用條件規(guī)定統(tǒng)一的工況來表示壓縮機(jī)的制冷量，表1-1和表1-2列出了我國有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的不同形式的單級(jí)小型活塞式制冷壓縮機(jī)的名義工況及工作溫度。四、制(排)熱量制(排)熱量是壓縮機(jī)的制冷量和部分壓縮機(jī)輸入功率的當(dāng)量熱量之和，從圖1-3a上所示的實(shí)際制冷

9、循環(huán)或熱泵循環(huán)Ph圖可見，在一定工況下的排熱量Qh為Qh = qm a（h2h3）= qm a (h1h4) + (h2h1) = qmaq0 + qma(h2h1)= QO + qma(h2h1)從圖1-3b的壓縮機(jī)的能量平衡關(guān)系圖上不難發(fā)現(xiàn)qma（h2h1）PelQr于是可得Qh = Q0 + PelQr = Q0 + f Pel (1-11)五、指示功率和指示效率單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際循環(huán)所消耗的指示功就是壓縮機(jī)的指示功率Pi，單位為kW，它等于制冷壓縮機(jī)的指示效率i是指壓縮1kg工質(zhì)所需的等熵循環(huán)理論功與實(shí)際循環(huán)指示功i（單位為J/kg）之比i是用以評(píng)價(jià)壓縮機(jī)氣缸或工作容積內(nèi)部熱力過程完成的完

10、善程度。六、軸功率、摩擦功率和軸效率、機(jī)械效率由原動(dòng)機(jī)傳到壓縮機(jī)主軸上的功率稱為軸功率P e，它的一部分，即指示功率Pi直接用于完成壓縮機(jī)的工作循環(huán)，另一部分，即摩擦功率Pm用于克服壓縮機(jī)中各運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力和驅(qū)動(dòng)附屬的設(shè)備。軸效率e是等熵壓縮理論功率與軸功率之比，用它可以評(píng)定主軸輸入功率的利用完善程度，較適用于開啟式壓縮機(jī)。機(jī)械效率m是指示功率和軸功率之比，用它可以評(píng)定壓縮機(jī)摩擦損耗的大小程度。七、電功率和電效率輸入電動(dòng)機(jī)的功率就是壓縮機(jī)所消耗的電功率Pel，電效率el是等熵壓縮理論功率與電功率之比，它是用以評(píng)定利用電動(dòng)機(jī)輸入功率的完善程度。對(duì)于封閉式制冷壓縮機(jī)，其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直接裝在壓縮機(jī)

11、的主軸上，所以電效率對(duì)它較為適用八、性能系數(shù)為了最終衡量制冷壓縮機(jī)的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性，采用性能系數(shù)COP(Coefficient of performance)，它是在一定工況下制冷壓縮機(jī)的制冷量與所消耗功率之比。對(duì)于開啟式壓縮機(jī)，其性能系數(shù)COPe，(單位為w/w)為對(duì)于封閉式壓縮機(jī)，其性能系數(shù)為性能系數(shù)也有另一種名稱單位輸入功率制冷量，其定義相同。對(duì)于封閉式制冷壓縮機(jī)，性能系數(shù)還有另一種表達(dá)形式能效比EER(Energy Efficiency Ratio)，其單位為W/W或Btu/(w-h)，使用時(shí)要注意其單位。第二章 活塞式制冷壓縮機(jī)第一節(jié)活塞式壓縮機(jī)概述一、壓縮機(jī)分類1、1、按使用的工質(zhì)分類

12、分為氨壓縮機(jī)、氟利昂壓縮機(jī)、異丁烷壓縮機(jī)等。2、2、按氣缸布置方式分類分為臥式、直立式和角度式三種類型。如圖2-1所示。 3、3、按壓縮機(jī)的密封方式分類分為開啟式和封閉式兩大類。4、4、按制冷量的大小分類配用電動(dòng)機(jī)功率不小于0.37kW、氣缸直徑小于70mm的壓縮機(jī)為小型活塞式制冷壓縮機(jī)；氣缸直徑為70170mm的壓縮機(jī)為中型活塞式制冷壓縮機(jī)。5、5、按氣體壓縮的級(jí)數(shù)分類分為單級(jí)壓縮和多級(jí)(一般為兩級(jí))壓縮制冷壓縮機(jī)。如果有一臺(tái)壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)兩級(jí)壓縮，則又稱為單機(jī)雙級(jí)制冷壓縮機(jī)。6、6、按活塞行程分類分為短行程和長行程兩種。二、壓縮機(jī)的型號(hào)及基本參數(shù)按GB108711989規(guī)定，小型活塞式單級(jí)制

13、冷壓縮機(jī)的型號(hào)表示如下：開啟式壓縮機(jī)的基本參數(shù)規(guī)定：氣缸直徑為60mm、轉(zhuǎn)速范圍為6001500r/min。半封閉式壓縮機(jī)基本參數(shù)規(guī)定：氣缸直徑為30mm40mm50mm60mm，名義轉(zhuǎn)速為1440r/min。 中型活塞式單級(jí)制冷壓縮機(jī)的型號(hào)表示：壓縮機(jī)組型號(hào)表示：小型、中型活塞式單級(jí)制冷壓縮機(jī)的基本參數(shù)見表2-1和表2-2。第二節(jié)第二節(jié)活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作過程一、基本結(jié)構(gòu)和名詞術(shù)語1、基本結(jié)構(gòu)各種活塞式制冷壓縮機(jī)的制冷量、外形、制冷劑、用途等不盡相同，但其基本結(jié)構(gòu)和組成的主要零部件都大體相同，即包括機(jī)體、曲軸、連桿組件、活塞組件、吸排汽組件、汽缸套組件等。圖2-2即為一臺(tái)立式兩缸活塞

14、曲柄連桿式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖。2、名詞術(shù)語下面利用圖2-3介紹壓縮機(jī)的有關(guān)名詞術(shù)語。1外止點(diǎn)（上止點(diǎn)）：活塞在汽缸中作反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置，如圖2-3（a）所示。2內(nèi)止點(diǎn)（下止點(diǎn)）：活塞在汽缸中作反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置，如圖2-3（b）所示。3活塞行程：外止點(diǎn)與內(nèi)止點(diǎn)之間的距離，通常用S表示，等于曲柄半徑R的兩倍，即S=2R，單位為米（或毫米）。4余隙容積：活塞位于外止點(diǎn)時(shí)，活塞頂面與汽缸端面之間的容積，汽閥通道（與汽缸一直相通的）及第一道活塞環(huán)以上的環(huán)形容積的總和（圖2-3（a），以Vc表示。5相對(duì)余隙容積：余隙容積與汽缸工作容積之比，以C表示， 即式中：V

15、c 余隙容積； Vp 汽缸工作容積。二、壓縮機(jī)的工作過程1、1、理想工作過程2、2、實(shí)際工作過程壓縮機(jī)的實(shí)際工作過程與理想工作過程存在著較大的區(qū)別。實(shí)際工作過程如圖2- 5所示。第三節(jié)活塞式壓縮機(jī)的熱力性能一、輸汽系數(shù)及其影響因素由于余隙容積，吸汽和排汽壓力損失，汽體與汽缸壁之間的熱量交換以及泄漏等因素的影響。壓縮機(jī)的實(shí)際輸汽量總是小于它的理論排汽量。壓縮機(jī)的實(shí)際輸汽量qVa與理論輸汽量qV t的比值，稱為壓縮機(jī)的輸汽系數(shù)，即輸汽系數(shù)綜合了影響壓縮機(jī)實(shí)際排汽量的各種因素，是評(píng)價(jià)壓縮機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，輸汽系數(shù)越小，表示壓縮機(jī)的實(shí)際排汽量與理論排汽量相差越大。顯然，壓縮機(jī)的輸汽系數(shù)值總是小于1

16、的。輸汽系數(shù)可以寫成容積系數(shù)v、壓力系數(shù)p、溫度系數(shù)t和泄漏系數(shù)l 乘積形式，1、影響壓縮機(jī)輸汽系數(shù)的各種因素：1）容積系數(shù)V、它反映了壓縮機(jī)中余隙容積的存在對(duì)壓縮機(jī)輸氣量的影響。 由理論分析和推導(dǎo)可知，容積系數(shù)V、可由下式進(jìn)行計(jì)算： pC對(duì)V的影響較小，可以略去不計(jì)，則式(2-2可以簡化為2）壓力系數(shù)它反映了吸氣壓力損失對(duì)壓縮機(jī)輸氣量的影響。經(jīng)推導(dǎo)和分析可知，可用下式表示：3）溫度系數(shù)T它反映在吸氣過程中，因氣體的預(yù)熱對(duì)輸氣量的影響。吸入氣體與壁面的熱交換是一個(gè)復(fù)雜的過程，與制冷劑的種類、壓縮比、氣缸尺寸、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、氣缸冷卻情況等因素有關(guān)。T的數(shù)值通常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。對(duì)于開啟式壓縮機(jī)為對(duì)于

17、封閉式制冷壓縮機(jī)為4）泄漏系數(shù)它反映壓縮機(jī)工作過程中由于泄漏而引起的對(duì)輸氣量的影響。 泄漏是的大小與壓縮機(jī)的制造質(zhì)量、磨損程度、氣閥設(shè)計(jì)、壓力差大小等因素有關(guān)。對(duì)于高速多缸壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)，可由上述四個(gè)系數(shù)的乘積求出，也可由試驗(yàn)結(jié)果整理出來的經(jīng)驗(yàn)公式求出。例如日本的木村亥之助推薦的經(jīng)驗(yàn)公式(簡稱木村公式)如下1)當(dāng)轉(zhuǎn)速大于720r/min，c = 3% 4%時(shí)2)對(duì)雙級(jí)壓縮機(jī)的低壓級(jí)2、輸氣系數(shù)的特性曲線壓縮機(jī)的輸汽系數(shù)可通過分析或計(jì)算求得，也可通過壓縮機(jī)在不同工況下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得的制冷劑質(zhì)量流量qma，按公式求得，并將求得的值做成輸汽系數(shù)特性曲線，供設(shè)計(jì)或運(yùn)行時(shí)查找。圖2-6是開啟式壓縮機(jī)隨

18、工況變化關(guān)系。二、壓縮機(jī)的功率和效率1、指示功率與指示效率單位時(shí)間內(nèi)所消耗的指示功，稱為壓縮機(jī)的指示功率。理想循環(huán)中壓縮1kg制冷劑所消耗的功Wts，與實(shí)際循環(huán)中所消耗的功Wi的比值，稱為壓縮機(jī)的指示效率，用i表示。 開啟式壓縮機(jī)中的可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：i = T+bte (2-10)壓縮機(jī)的指示效率也可由圖2-7查取。影響指示功率和指示效率的因素有壓縮比，吸、排氣過程的壓力損失，相對(duì)余隙容積，吸氣預(yù)熱程度及制冷劑泄漏等。2、軸功率、磨擦功率與機(jī)械效率由原動(dòng)機(jī)傳到曲軸上的功率稱為軸功率，用Pe表示。軸功率的一部分直接用于壓縮氣體，稱為指示功率，用Pi表示；另一部分用于克服曲柄連桿機(jī)構(gòu)等的摩_

19、擦阻力，稱為摩擦功率，用Pm表示。兩者之比值稱為機(jī)械效率，用制冷壓縮機(jī)的機(jī)械效率一般在0.750.9之間。圖2-8示出機(jī)械效率m與壓縮比之間的關(guān)系曲線。由圖可見，m隨的增加而下降。這是因?yàn)樵龃螅甘竟β蕼p少而摩擦功率幾乎保持不變，從而導(dǎo)致m下降的緣故。 指示效率i與機(jī)械效率m的乘積，稱為壓縮機(jī)的軸效率，用e表示。一般在0.60.7之間。3、配用電動(dòng)機(jī)功率制冷壓縮機(jī)所需要的軸功率，是隨工況的變化而變化的，選配電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，應(yīng)考慮到這一因素。如果壓縮機(jī)本身帶有卸載裝置，可以空載起動(dòng)，則電動(dòng)機(jī)的軸功率可按運(yùn)行工況下的軸功率，再考慮適當(dāng)裕量(10%15%)選配。三、壓縮機(jī)的排汽溫度制冷壓縮機(jī)的排汽溫度

20、雖不是主要性能指標(biāo)，但它對(duì)壓縮機(jī)能否良好運(yùn)行卻是一個(gè)很重要的因素。1.影響因素2.降低排溫的措施四、壓縮機(jī)的運(yùn)行特性曲線和工況1、運(yùn)行特性曲線壓縮機(jī)的運(yùn)行特性是指在規(guī)定的工作范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)的制冷量和功率隨工況變化的關(guān)系。由性能曲線可見：當(dāng)蒸發(fā)溫度一定時(shí)，隨著冷凝溫度的上升，制冷量減少，而軸功率增大；當(dāng)冷凝溫度一定時(shí)，隨著蒸發(fā)溫度的下降，制冷量減少。通過性能曲線，可以較方便地求出制冷壓縮機(jī)在不同工況下的性能系數(shù)COPe，它的數(shù)值也是隨冷凝溫度和蒸發(fā)溫度而變化的。COPe值是說明制冷壓縮機(jī)性能的一個(gè)不可缺少的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在相同工況下，COPe值越大說明壓縮機(jī)性能越好。應(yīng)注意到：對(duì)于半封閉和

21、全封閉壓縮機(jī)，性能曲線一般是反映蒸發(fā)溫度與同軸電動(dòng)機(jī)輸入電功率之間的關(guān)系，這樣能比較直觀地反映總耗電量，對(duì)用戶有較實(shí)用的參考價(jià)值。2、壓縮機(jī)的工況由以上分析可知，同一臺(tái)壓縮機(jī)的制冷量，是隨t h和to的改變而改變的，因此不指出壓縮機(jī)的工作條件而比較它的制冷量的大小是沒有意義的。為了對(duì)壓縮機(jī)的性能加以對(duì)比，根據(jù)我國的具體情況，規(guī)定了“名義工況”、“考核工況”、“最大功率工況”、“_低吸氣壓力工況”等。表2-3列出全封閉式活塞制冷壓縮機(jī)的名義工況。表2-4和表2-5列出GB108711989規(guī)定的小型活塞式單級(jí)制冷壓縮機(jī)名義工況和考核工況。表2-6和表2-7列出GB108741989規(guī)定的中型活塞

22、式單級(jí)制冷壓縮機(jī)名義工況和考核工況。制冷壓縮機(jī)的工況雖然可以根據(jù)需要加以改變，但仍有一定的經(jīng)濟(jì)、安全的工作范圍。超出這個(gè)范圍，壓縮機(jī)的運(yùn)行可靠性降低，效率和作用壽命下降，甚至?xí)l(fā)生危險(xiǎn)。全封閉式活塞制冷壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)和使用條件見表2-8。GB108721989、GB108751989分別規(guī)定了小、中型活塞式單級(jí)制冷壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)和使用條件，見表2-9和表2-10。壓縮機(jī)在此條件下，應(yīng)能長期可靠工作，并根據(jù)此規(guī)定確定壓縮機(jī)的最大壓縮比和工作范圍。第四節(jié)活塞式壓縮機(jī)的主要零部件與結(jié)構(gòu)一、活塞組活塞組是活塞、活塞銷、活塞環(huán)等的總稱?；钊M在連桿的帶動(dòng)下，在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在氣閥部件的配合下完成吸入、壓

23、縮和輸送氣體的作用。1、活塞筒形活塞分頂部、環(huán)部和裙部三部分。2、活塞銷活塞銷用來連接活塞和連桿小頭。3、 3、活塞環(huán)活塞環(huán)有氣環(huán)和油環(huán)兩種。氣環(huán)的作用是密封氣缸的工作容積，防止壓縮氣體通過氣缸壁與活塞表面之間的間隙泄漏到曲軸箱中。油環(huán)的作用是刮下附著于氣缸壁上多余的潤滑油，并使壁面上油膜分布均勻。汽環(huán)的密封作用如圖2-13所示。二、連桿組連桿組部件如圖2-16所示。它是由小頭襯套、連桿體、大頭軸瓦、連桿螺栓、大頭蓋、螺母及開口銷等組成。連桿的作用是將活塞與曲軸連接起來，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。連桿與曲軸相連的一端稱連桿大頭，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；雖一端通過活塞銷與活塞相連的部分，稱為連桿小

24、頭，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；大頭與小頭之間稱為連桿體，作往復(fù)與擺動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。連桿大頭有剖分式和整體式兩種。連桿小頭一般為整體式圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，如圖2-19所示。連桿體的截面形狀有工字形（圖2-20）、圓形等。有些連桿體中間鉆有油孔，以便使?jié)櫥湍苡纱箢^通過油孔送到小頭，潤滑小頭軸承。剖分式連桿大頭用螺栓或螺釘連接大頭蓋。三、曲軸曲軸是壓縮機(jī)的重要部件之一，壓縮機(jī)的全部功率都通過曲軸輸入。曲軸受力情況復(fù)雜，要求有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性。在中小型制冷壓縮機(jī)中，最為常見的是曲拐軸和偏心軸兩種類型。曲拐軸簡稱曲軸，結(jié)構(gòu)如圖2-22所示。它由主軸頸、曲柄和曲柄銷（又稱連桿軸頸）三部分組成。偏心軸結(jié)構(gòu)如圖2-23所示

25、，多用于小型全封閉或半封閉式壓縮機(jī)中。連桿大頭采用整體式，裝在偏心輪上，軸的一端作為電動(dòng)機(jī)的主軸，主軸承和連桿都采用滑動(dòng)軸承，潤滑油從軸上的油孔進(jìn)入連桿軸承。四、軸封裝置軸封裝置是開啟式壓縮機(jī)的重要部件之一。它的作用是防止曲軸箱內(nèi)的制冷劑通過曲軸伸出端向外泄漏，或者壓縮機(jī)在真空下運(yùn)行時(shí)，不致使外界空氣通過曲軸伸出端向曲軸箱內(nèi)滲透。軸封裝置主要有波紋管式和摩擦環(huán)式兩種。.摩擦環(huán)式軸封裝置的結(jié)構(gòu)型式也很多，常見的如圖2-24所示五、氣閥組氣閥是壓縮機(jī)的重要部件之一。它的正常工作才能保證壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣、膨脹四個(gè)工作過程。氣閥實(shí)質(zhì)上是一自動(dòng)閥，氣閥的啟閉是依靠閥片二側(cè)的壓力差來實(shí)現(xiàn)的。氣閥

26、主要由閥座、閥片、彈簧和閥蓋（閥片的升高限制器）組成，如圖2-25所示。氣閥的結(jié)構(gòu)型式也是多種多樣，最常見的有環(huán)片閥、簧片閥兩種。（1）環(huán)片閥這是日前應(yīng)用最廣泛的一種。我國缸徑在70mm以上的中小型活塞式制冷壓縮機(jī)系列，均采（2）簧片閥又稱舌簧閥或翼狀閥。閥片一端固定在閥座上，另一端可以上下運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到啟閉的目的。閥片由厚度為0.10.3mm的彈性薄鋼片制成，因此質(zhì)量輕、慣性小、啟閉迅速，適用于小型高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)?；善y閥片的形狀很多，隨閥座上氣流通道和閥片的固定位置而異?，F(xiàn)列舉數(shù)種六、機(jī)體和缸套1.機(jī)體的作用與要求機(jī)體是支承壓縮機(jī)全部質(zhì)量并保證各零部件之間有正確的相對(duì)位置的部件。機(jī)體包括氣缸體

27、和曲軸箱兩個(gè)部分。安裝氣缸套的部位稱為氣缸體，安裝曲軸的部位稱曲軸箱。裝在機(jī)體上的還有氣缸蓋、軸承座等零部件。機(jī)體是整個(gè)壓縮機(jī)的支架，因而要求其有足夠的強(qiáng)度和剛性。2.機(jī)體的結(jié)構(gòu)型式機(jī)體的結(jié)構(gòu)型式很多，有的帶氣缸套，有的氣缸是直接在機(jī)體上加工而成。圖2-29所示為一小型兩缸壓縮機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)。高速多缸壓縮機(jī)的機(jī)體常采用氣缸體和氣缸套分開的結(jié)構(gòu)型式，如圖2-30所示。這種結(jié)構(gòu)型式的機(jī)體剛性好、結(jié)合面少、結(jié)構(gòu)簡單，氣缸套和機(jī)體可分別采用不同的材料，對(duì)氣缸體的要求低，所以為國內(nèi)外高速多缸的壓縮機(jī)廣泛采用。3.氣缸套.氣缸套的形狀如圖2-31所示。氣缸套采用優(yōu)質(zhì)耐磨鑄鐵鑄造，也可對(duì)工作面進(jìn)行多孔性鍍鉻和

28、離子氮化處理，以提高使用壽命。第五節(jié)第五節(jié)活塞式壓縮機(jī)的潤滑系統(tǒng)潤滑是壓縮機(jī)中的重要問題之一，它不僅影響到壓縮機(jī)的性能指標(biāo)，而且與壓縮機(jī)的壽命、可靠性、安全性也直接相關(guān)。潤滑的作用如下：1) 降低壓縮機(jī)的摩擦功、摩擦熱和零件的磨損，提高壓縮機(jī)的機(jī)械效率，增加壓縮機(jī)的可靠性和耐久性。2)帶走摩擦熱，使摩擦表面溫度不致過高。3)潤滑油充滿與氣缸的間隙和軸封的摩擦表面之間，增強(qiáng)了密封作用。4)帶走磨屑，改善摩擦表面的工作情況。一、潤滑方式及潤滑系統(tǒng)制冷壓縮機(jī)的潤滑方式可分為飛濺潤滑和壓力潤滑兩種類型。 飛濺潤滑是利用運(yùn)動(dòng)零件的擊濺作用，將潤滑油送至需要的摩擦表面，圖2-32所示的立式開啟式壓縮機(jī)是一

29、壓力潤滑是利用油泵產(chǎn)生一定的油壓，通過輸油通道將潤滑油送到各摩擦表面。壓力潤滑有離心油泵潤滑和齒輪油泵潤滑和齒輪油泵潤滑兩種。1、離心油泵潤滑系統(tǒng)離心油泵潤滑系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于小型全封閉式制冷壓縮機(jī)中。圖2-33示出離心油泵潤滑系統(tǒng)。2、齒輪油泵潤滑系統(tǒng)壓縮機(jī)的曲軸為水平安裝時(shí)，大多數(shù)采用如圖2-34所示的齒輪油泵式壓力潤滑系統(tǒng)。二、潤滑設(shè)備壓力潤滑系統(tǒng)的主要設(shè)備有油泵、過濾器、油冷卻器、油壓調(diào)節(jié)閥、油壓繼電器及油壓表等。1、齒輪油泵目前制冷壓縮機(jī)中所采用的齒輪油泵有下列三種型式。（1）外嚙合齒輪油泵這種齒輪油泵的結(jié)構(gòu)雖簡單，但只能單方面轉(zhuǎn)動(dòng)供油，否則將失去泵油能力。（2）月牙形齒輪油泵其結(jié)構(gòu)如圖

30、2-36所示。它具有可正反旋轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但制造精度要求高，故使用不夠廣泛。（3）內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)子油泵又稱轉(zhuǎn)子泵，其結(jié)構(gòu)如圖2-37所示。 轉(zhuǎn)子泵同樣具有結(jié)構(gòu)緊湊、可正反旋轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。由于外、內(nèi)轉(zhuǎn)子可用鐵-石墨粉末模壓燒結(jié)成形，因而加工簡單、節(jié)省材料、精度高、壽命長，被廣泛采用。2、油過濾器制冷壓縮機(jī)中潤滑油過濾器有粗過渡器和精過濾器兩種。它的作用是濾去潤滑油中的金屬屑、型砂、機(jī)械雜質(zhì)等，防止它們進(jìn)入摩擦表面，造成磨損加劇。粗過濾器往往做成網(wǎng)式，裝在曲軸箱油池內(nèi)。精過濾器大多采用金屬片縫隙式，其結(jié)構(gòu)如圖2-39所示。精過濾器也可使用羊毛氈作為過濾材料，過濾效果更好，但阻力很大，且易阻塞。3、油冷卻器曲軸箱

31、（或機(jī)殼）內(nèi)的油溫不宜過高，否則會(huì)因油過稀而破壞正常的潤滑。油冷卻器置于曲軸箱底部，它由帶肋片的鋼管彎制而成，管內(nèi)通冷卻水，把潤滑油的熱量帶走。4、油壓調(diào)節(jié)閥油壓調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)潤滑系統(tǒng)中的油壓。一般安裝在壓縮機(jī)的后主軸承上，如圖2-40所示。三、潤滑油的性能制冷壓縮機(jī)使用的潤滑油，也稱為冷凍（機(jī)）油。為保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，對(duì)潤滑油的性能有下列要求：1)相容性。所選用的潤滑油應(yīng)與所采用的制冷劑及材料等相容。2)粘度。粘度是潤滑油的最主要特性，它不僅決定油的潤滑性能，而且還直接影響到壓縮機(jī)的性能、摩擦零件的冷卻和密封性能。3)酸值。潤滑油中如含有酸類物質(zhì)，與金屬接觸會(huì)引起腐蝕。4)濁點(diǎn)。所選潤滑

32、油濁點(diǎn)應(yīng)低于蒸發(fā)溫度，否則石蠟析出會(huì)阻塞節(jié)流機(jī)構(gòu)。5)凝點(diǎn)。冷凍油的凝點(diǎn)一般應(yīng)低于40。6)閃點(diǎn)。冷凍油的閃點(diǎn)必須比排氣溫度高1530以上，以免引起潤滑油的結(jié)焦甚至燃燒。通常要求潤滑油的閃點(diǎn)不低于150。7)化學(xué)穩(wěn)定性、氧化安定性。8)含水量、機(jī)械雜質(zhì)和溶膠。潤滑油中不應(yīng)含有水分、機(jī)械雜質(zhì)和溶膠。9)擊穿電壓。這是表示冷凍油電絕緣性能的指標(biāo)。SH03491992標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于礦物油或合成烴型冷凍油，按40時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度分N15、N22、N32、N46、N68第六節(jié)活塞式壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)方法壓縮機(jī)制冷量的大小與運(yùn)轉(zhuǎn)情況有關(guān)。當(dāng)外界條件或被冷卻對(duì)象的負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，為了既保持室(庫)內(nèi)所需要的低溫，又

33、要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就必須根據(jù)外界條件的變化，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的產(chǎn)冷量，也應(yīng)是調(diào)節(jié)輸氣量，使其和當(dāng)時(shí)的外界負(fù)荷相適應(yīng)。一、壓縮機(jī)的間歇運(yùn)行在小型制冷機(jī)中，經(jīng)常采用使壓縮機(jī)間歇運(yùn)行的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)室(庫)溫的目的。這種能量調(diào)節(jié)方法只用于功率10kW設(shè)備中，對(duì)于容量較大的壓縮機(jī)，機(jī)器的頻繁開停不僅能量損失較大，而且影響機(jī)器的壽命和供電回路中電壓的濾去，影響其它設(shè)備的正常工作。二、旁通調(diào)節(jié)和頂開吸氣閥片調(diào)節(jié)1.旁通調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)主要原理是將吸、排氣腔連通，壓縮機(jī)排氣直接返回吸氣腔，實(shí)現(xiàn)輸氣量調(diào)節(jié)。圖2-41所示裝置為在壓縮機(jī)內(nèi)部旁通調(diào)節(jié)輸氣量的裝置2.頂開吸氣閥片調(diào)節(jié)目前我國缸徑在70mm以上的高速多缸制冷壓縮機(jī)，

34、廣泛采用頂開吸氣閥片的辦法來調(diào)節(jié)輸氣量。它的工作原理是：調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將壓縮機(jī)的吸氣閥片強(qiáng)制頂離閥座，使吸汽閥始終處于開啟狀態(tài)。壓縮機(jī)吸氣過程中，低壓蒸汽從吸氣閥吸入，壓縮過程中因壓力無法升高，排氣閥始終處于關(guān)閉狀態(tài)，低壓蒸氣又通過吸汽閥重新回到吸氣腔，因而使該氣缸的輸氣量為零，達(dá)到輸氣量調(diào)節(jié)的目的。由于吸氣閥片關(guān)閉時(shí)閥座密封面所在位置不同，頂開的方式也不同。A.當(dāng)吸氣閥片密封面在吸氣閥片上面時(shí)，需將吸氣閥片向下頂開(圖2-42)。B.當(dāng)吸氣閥的閥座密封面在閥片下面時(shí)，需將吸氣閥片向上頂開(參見圖2-43、圖2- 45中油活塞右側(cè)的油壓來自壓力油分配閥(又稱為輸氣量控制閥)，見圖三、關(guān)閉吸汽通道的調(diào)

35、節(jié)關(guān)閉吸氣通道調(diào)節(jié)輸氣量的機(jī)構(gòu)如圖2-46所示。四、變速調(diào)節(jié)可分為有級(jí)變速調(diào)節(jié)和無級(jí)變速調(diào)節(jié)兩種調(diào)節(jié)方法。有級(jí)變速通過改變電動(dòng)機(jī)的級(jí)對(duì)數(shù)實(shí)現(xiàn)。無級(jí)變速的壓縮機(jī)，它的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速通過改變輸入電動(dòng)機(jī)的電源頻率而改變。變轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)采用變頻的方法后，其輸氣量的調(diào)節(jié)更適應(yīng)用戶的需要。變轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)產(chǎn)生的技術(shù)問題較多，如潤滑問題、氣閥問題、變頻器的生產(chǎn)和成本等，均需妥善解決。五、起動(dòng)卸載為降低起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，采用起動(dòng)卸載的方法。圖2-47表示一臺(tái)半封閉式制冷壓縮機(jī)的卸載裝置。第七節(jié)活塞式壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)活塞式壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)與使用的制冷劑、工況、冷負(fù)荷以及生產(chǎn)、安裝成本等因素有關(guān)。大體上可分為單機(jī)和多機(jī)組

36、合機(jī)組兩大類。一、各種典型總體結(jié)構(gòu)按壓縮機(jī)的密封方式分類，壓縮機(jī)可分為開啟式，半封閉式和全封閉式三種。1、開啟式制冷壓縮機(jī)開啟式壓縮機(jī)的曲軸功率輸入端伸出機(jī)體，通過聯(lián)軸器或帶輪和原動(dòng)機(jī)相連接。它的特點(diǎn)是容易拆卸、維修，但密封性較差，工質(zhì)易泄漏，因此曲軸外伸端有軸封裝置。 這種缸徑的系列有2、4、6、8缸，行程有100mm、110mm兩種，按氨、R12、R22三工質(zhì)通用要求設(shè)計(jì)，使用不同制冷劑時(shí)，只需更換相應(yīng)的安全閥及氣閥彈簧等。2、半封閉式制冷壓縮機(jī)半封閉式制冷壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)裝在同一機(jī)體內(nèi)并共用同一根主軸，因而第 40 頁共 121 頁圖2-49示出B87F-20(8FS7B)型壓縮機(jī)

37、的結(jié)構(gòu)總圖。圖2-50示出另一種半封閉式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)總圖。3、全封閉式制冷壓縮機(jī)全封閉式制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)，是將壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)一起組裝在一個(gè)密閉的罩殼內(nèi)，形成一個(gè)整體，從外表上看只有壓縮機(jī)進(jìn)、排氣管和電動(dòng)機(jī)引線。圖2-51為國產(chǎn)2FV5Q型全封閉壓縮機(jī)剖面圖。壓縮機(jī)的外部罩殼由鋼板沖壓而成，分上下兩部分，裝配完畢后焊死。它比半封閉壓縮機(jī)更為緊湊，密封性更好。在一些醫(yī)用及家用冰箱中，為了進(jìn)一步簡化壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)，采用滑管滑塊式機(jī)構(gòu)來代替連桿組件，如圖2-52二、多機(jī)組合機(jī)組和模塊化機(jī)組的特點(diǎn)1、1、多機(jī)組合機(jī)組大多數(shù)多機(jī)組合機(jī)組是冷水機(jī)組，用于空調(diào)系統(tǒng)，按冷凝器冷卻方式不同，又可分為水冷冷水機(jī)組和風(fēng)

38、冷冷水機(jī)組。圖2-54所示的多機(jī)組合機(jī)組，配有六臺(tái)6H30型半式壓縮機(jī)，換熱器均采用高效傳熱管，機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊。幾臺(tái)壓縮機(jī)的吸、排氣管連在一起，此時(shí)合理地布置管道是很重要的。對(duì)于吸氣管道，推薦圖2- 55 a、c的連接方式，不推薦圖2- 55 b的連接方式，因?yàn)?號(hào)壓縮機(jī)吸入口容易回液，引起壓縮機(jī)液擊。對(duì)于排氣管道，推薦圖2- 56 a、c的連接方式，不推薦圖2- 56 b的連接方式，因兩臺(tái)壓縮機(jī)的排氣相互沖突，阻礙順利排氣。在圖2- 56 c中，4號(hào)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，1號(hào)機(jī)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。2、模塊化機(jī)組模塊化冷水機(jī)組由多臺(tái)模塊冷水機(jī)單元并聯(lián)組合而成，各模塊冷水機(jī)單元的結(jié)構(gòu)、性能完全相同，其結(jié)構(gòu)如圖2- 5

39、8 所示。為使結(jié)構(gòu)緊湊，模塊化冷水機(jī)組采用高轉(zhuǎn)速的全封閉式制冷壓縮機(jī)，蒸發(fā)器和冷凝器為板式換熱器，結(jié)構(gòu)材料為不銹鋼板，表面壓制成人字形波紋，以強(qiáng)化換熱。鋼板釬焊，有良好的密封性和高的承壓能力。板式換熱器需要的R22充灌量少。模塊化機(jī)組占用的空間較小，大約是常規(guī)冷水機(jī)組40%，而且不要管道、蒸發(fā)器、冷凝器的拆卸空間。亦可不設(shè)專用機(jī)房，將其安裝在一般的地方。模塊化機(jī)組還可與常規(guī)機(jī)組結(jié)合運(yùn)行，此時(shí)模塊化機(jī)組用于部分負(fù)荷運(yùn)行，常規(guī)機(jī)組在額定負(fù)荷下運(yùn)行，兩者均有高的能效比，使總能耗降低。第八節(jié)安全保護(hù)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可能出現(xiàn)一些異常的情況，如：排氣壓力過高，吸氣壓力太低，油壓不足，電動(dòng)機(jī)過熱，過量液體進(jìn)入

40、氣缸等。出現(xiàn)異常情況時(shí)，若沒有保護(hù)措施，壓縮機(jī)將會(huì)損壞。對(duì)壓縮機(jī)采取的保護(hù)措施可分為四類：(1)防止液擊；(2)壓力保護(hù)；(3)內(nèi)置電動(dòng)機(jī)的保護(hù)；(4)溫度保護(hù)。一、防止液擊當(dāng)進(jìn)入氣缸的液體太多，來不及從排氣閥排出時(shí)，氣缸內(nèi)將出現(xiàn)液擊，液擊時(shí)產(chǎn)生的很高的壓力使氣缸、活塞、連桿等零部件損壞，因此需采取一系列保護(hù)措施。1、假蓋將氣閥組件用一彈簧緊壓在氣缸端部，形成假蓋。常見的假蓋如圖2-59 所示。圖2- 60 所示假蓋用于全封閉式壓縮機(jī)。2、2、油加熱器用油加熱器在起動(dòng)前對(duì)潤滑油加熱，降低溶在潤滑油中的制冷劑量是避免液擊的有效措施。3、3、氣液分離器圖2- 61 所示的氣液分離器又稱儲(chǔ)液器。來自

41、蒸發(fā)器的氣液混合物在氣液分離器內(nèi)分離，氣體從出口管的上部進(jìn)入，從下部流出。二、壓力保護(hù)1、吸、排氣壓力的控制壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因系統(tǒng)的原因或壓縮機(jī)本身的原則，可能出現(xiàn)排氣壓力過高或吸氣壓力過低的情況，為此需控制吸、排氣壓力。2、安全閥為防止制冷劑泄漏至大氣，采用閉式安全閥(圖2-62 )。3、安全膜在吸、排氣腔之間安裝安全膜片(圖2-63 )。吸排氣壓力差超過規(guī)定值時(shí)，膜片破裂，排氣壓力降低。4、潤滑油壓差控制器潤滑油壓差系油泵出口處油壓與曲軸箱內(nèi)油壓之差。為保證壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的良好潤滑，并保證有些壓縮機(jī)輸氣量控制機(jī)構(gòu)(如：液壓缸拉桿控制機(jī)構(gòu))的正常動(dòng)作，必須控制潤滑油壓差。三、內(nèi)置電動(dòng)機(jī)的保護(hù)1

42、、1、過熱為使電動(dòng)機(jī)不過熱，除了正確使用，注意維修外，還可安裝過熱繼電器。過熱繼電器可裝在繞組內(nèi)部 (圖稱為內(nèi)置溫度溫度繼電器，或裝在電動(dòng)機(jī)外部 (圖2- 64 b)，稱為外置溫度-電流繼電器。2、缺相三相電動(dòng)機(jī)缺相將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)或過載。為保護(hù)電動(dòng)機(jī)免遭缺相之損害，采用過載繼電器(圖3、相間不平衡相間不平衡電壓導(dǎo)致三相不平衡電流。在電流量大的相中，溫升增加的比例約為電壓不平衡比例平方的兩倍。四、溫度保護(hù)此處所說的溫度是指排氣溫度和殼體溫度。1、排氣溫度主要是用溫控器感應(yīng)排氣溫度，溫控器應(yīng)安放在靠近排氣口處，排氣溫度過高時(shí)，溫控器動(dòng)作，切斷電路。若排氣溫度過高由熱氣旁通引起，則不應(yīng)采用停機(jī)

43、的方法，應(yīng)采用噴液冷卻。2、機(jī)殼溫度機(jī)殼溫度會(huì)影響壓縮機(jī)的壽命。避免機(jī)殼過熱，保護(hù)壓縮機(jī)的根本方法是正確處理上述各種問題，同時(shí)在機(jī)殼上安裝溫度保護(hù)器。第三章 螺桿式制冷壓縮機(jī)螺桿式制冷壓縮機(jī)是指用帶有螺旋槽的一個(gè)或兩個(gè)轉(zhuǎn)子（螺桿）在氣缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)使氣體壓縮的制冷壓縮機(jī)。螺桿式制冷壓縮機(jī)屬于工作容積作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的容積型壓縮機(jī)，按照螺桿轉(zhuǎn)子數(shù)量的不同，螺桿式壓縮機(jī)有雙螺桿與單螺桿兩種。第一節(jié)螺桿式壓縮機(jī)的工作過程一、工作原理及工作過程1. 組成螺桿式制冷壓縮機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、機(jī)殼（包括中部的氣缸體和兩端的吸、排氣端座等）、軸承、軸封、平衡活塞及輸氣量調(diào)節(jié)裝置組成。圖3-1是典型開啟螺桿式壓縮機(jī)的一對(duì)轉(zhuǎn)子、氣

44、缸和兩端端座的外形圖。1吸氣端座 2陰轉(zhuǎn)子 3氣缸 4滑閥 5排氣端座 6陽轉(zhuǎn)子2. 工作原理螺桿式壓縮機(jī)的工作是依靠嚙合運(yùn)動(dòng)著的一個(gè)陽轉(zhuǎn)子與一個(gè)陰轉(zhuǎn)子，并借助于包圍這一對(duì)轉(zhuǎn)子四周的機(jī)殼內(nèi)壁的空間完成的。3. 工作過程圖3-2為螺桿式壓縮機(jī)的工作過程示意圖。其中，a、b為一對(duì)轉(zhuǎn)子的俯視圖，c、d、e、f為一對(duì)轉(zhuǎn)子由下而上的仰視圖。二、特點(diǎn)就壓縮氣體的原理而言，螺桿式制冷壓縮機(jī)與往復(fù)活塞式制冷壓縮機(jī)一樣，同屬于容積式壓縮機(jī)械，就其運(yùn)動(dòng)形式而言，螺桿式制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子與離心式制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子一樣，作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以螺桿式制冷壓縮機(jī)兼有二者的特點(diǎn)。第二節(jié)結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)一、主要零部件的結(jié)構(gòu)螺桿式制冷

45、壓縮機(jī)的主要零部件包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)子、軸承、平衡活塞、軸封及輸氣量調(diào)節(jié)裝置等。1. 機(jī)殼螺桿式制冷壓縮機(jī)的機(jī)殼一般為剖分式。它由機(jī)體（氣缸體）、吸氣端座、排氣端座及兩端端蓋組成，如圖轉(zhuǎn)子是螺桿式制冷壓縮機(jī)的主要部件。如圖3-4所示，常采用整體式結(jié)構(gòu)，將螺桿與軸做成一體。1陰螺桿 2陽螺桿3. 軸承與油壓平衡活塞螺桿式制冷壓縮機(jī)屬高速重載。為了保證陰、陽轉(zhuǎn)子的精確定位及平衡軸向力和徑向力，必須選用高精度、高速、重載的軸承和相應(yīng)的平衡機(jī)構(gòu)，確保轉(zhuǎn)子可靠運(yùn)行。 一般說，低負(fù)荷、小型機(jī)器中，多采用滾動(dòng)軸承；高負(fù)荷、大中型機(jī)器中，多采用滑動(dòng)軸承。為了平衡部分或全部軸向力，通常用一個(gè)平衡活塞來達(dá)到這一目的。圖

46、3-5所示為一個(gè)油壓平衡活塞的結(jié)構(gòu)。4. 軸封制冷系統(tǒng)的密封至關(guān)重要，因此在開啟螺桿式制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子外伸軸處，通常采用密封性能較好的接觸式輸氣量調(diào)節(jié)滑閥是螺桿式制冷壓縮機(jī)中用來調(diào)節(jié)輸氣量的一種結(jié)構(gòu)元件，雖然螺二、基本參數(shù)1. 轉(zhuǎn)子的齒形型面：主動(dòng)轉(zhuǎn)子和從動(dòng)轉(zhuǎn)子的齒面均為型面，是空間曲面。2)接觸線長度盡量短3)較大的面積利用系數(shù)。（2）典型齒形在螺桿式壓縮機(jī)中，對(duì)于齒形中心線兩邊型線相同的稱對(duì)稱型線（圖3-9a），不同的稱非對(duì)稱型線（圖3-9b），齒形型線都在節(jié)圓內(nèi)或節(jié)圓外的稱單邊型線（圖3-9），否則稱為雙邊型線。1)X齒形 X齒形如圖3-13所示，它是由瑞典Atlas copco公司在圓

47、弧擺線所組成的單邊不對(duì)稱齒_形的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而成。2)Sigma齒形 Sigma齒形如圖3-14所示，它是由德國Kaeser壓縮機(jī)公司在圓弧擺線所組成的單邊不對(duì)稱齒形的基礎(chǔ)上研制成功的。應(yīng)當(dāng)看到，用以評(píng)價(jià)或比較不同齒形的許多因素是相互制約的。如：為了減小泄漏三角形，確保螺桿的軸向氣密性采用點(diǎn)嚙合擺線，就不可避免地使接觸線長度增加；為了保護(hù)擺線的發(fā)生點(diǎn)，采用小圓弧或直線作齒頂型線，則增大了泄漏三角形等等。所以應(yīng)根據(jù)不同的使用場(chǎng)合選用不同的齒形。現(xiàn)在各種新的齒形層出不窮，如日本日立的 齒形，日本神戶的 齒形（圖3-16a），瑞典斯達(dá)爾（Stals）齒形（圖3-16b），極大地提高了螺桿壓縮機(jī)的性

48、能。2. 轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和壓縮機(jī)的輸氣量、效率及轉(zhuǎn)子的剛度有很大關(guān)系。通常轉(zhuǎn)子齒數(shù)越少，在相同的轉(zhuǎn)子長度和端面面積時(shí)，壓縮機(jī)有較大的輸氣量。轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)角是指轉(zhuǎn)子上的一個(gè)齒在轉(zhuǎn)子兩端端平面上投影的夾角，如圖3-17所示，它表示轉(zhuǎn)子上一個(gè)齒的扭曲程度。3. 圓周速度和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子齒間圓周速度是影響壓縮機(jī)尺寸、質(zhì)量、效率及傳動(dòng)方式的一個(gè)重要因素。圓周速度大：4. 公稱直徑、長徑比螺桿直徑是關(guān)系到螺桿壓縮機(jī)系列化、零件標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的一個(gè)重要參數(shù)。長徑比l: 螺桿式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子螺旋部分的軸向長度L與其公稱直徑D0之比按我國機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JBT69061993噴油螺桿式單級(jí)制冷壓縮機(jī)中，推薦的螺

49、桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)系5. 級(jí)數(shù)與壓力比對(duì)噴油螺桿式壓縮機(jī)，一般采用一級(jí)壓縮或二級(jí)壓縮。無油螺桿式壓縮機(jī)主要是根據(jù)許可的排氣溫度來決定壓力比和級(jí)數(shù).6. 間隙螺桿式壓縮機(jī)兩轉(zhuǎn)子之間，轉(zhuǎn)子與機(jī)體之間要求留有適當(dāng)?shù)拈g隙。這不僅考慮制造和裝配誤差，也考慮了彎曲變形和熱變形的因素。第三節(jié)輸氣量與輸氣量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)一、輸氣量的計(jì)算理論輸氣量為單位時(shí)間內(nèi)陰、陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的齒間容積之和，即 壓縮機(jī)兩轉(zhuǎn)子的嚙合旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于齒輪的嚙合傳動(dòng)，因此 則壓縮機(jī)理論輸氣量可寫成則壓縮機(jī)理論輸氣量可寫成Cn 面積利用系數(shù)，是由轉(zhuǎn)子齒形和齒數(shù)所決定的常數(shù)。A. A. 直徑和長度尺寸相同的兩對(duì)轉(zhuǎn)子，面積利用系數(shù)大的一對(duì)轉(zhuǎn)子，其輸氣量大

50、，反之輸氣量小。B. B. 相同輸氣量的螺桿壓縮機(jī)，面積利用系數(shù)大的轉(zhuǎn)子，機(jī)器外形尺寸和質(zhì)量可以小些。三、輸氣量調(diào)節(jié)螺桿式制冷壓縮機(jī)輸氣量調(diào)節(jié)的方法主要有吸入節(jié)流調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)停調(diào)節(jié)、變頻調(diào)節(jié)、滑閥調(diào)節(jié)、柱塞閥調(diào)節(jié)等。目前使用較多的為滑閥調(diào)節(jié)和塞柱閥調(diào)節(jié)。1. 滑閥調(diào)節(jié)1)工作原理即通過改變轉(zhuǎn)子的有效工作長度，來達(dá)到輸氣量調(diào)節(jié)的目的。螺桿式制冷壓縮機(jī)的輸氣量調(diào)節(jié)范圍一般為10% 100% 內(nèi)的無級(jí)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)過程中，功率與輸氣量在50%以上負(fù)荷運(yùn)行時(shí)幾乎是成正比例關(guān)系，但在50%以下時(shí)，性能系數(shù)則相應(yīng)會(huì)大幅度下降。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的組成輸氣量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由三部分組成：第一部分包括滑閥、滑閥頂桿、油活塞、液壓缸、壓

51、縮彈簧及端座；第二部分為輸氣量調(diào)節(jié)指示器；第三部分為油路及輸氣量調(diào)節(jié)控制閥。1、2塞柱閥3)調(diào)節(jié)過程滑閥軸向移動(dòng)的動(dòng)作是根據(jù)吸氣壓力和溫度，通過液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成的，圖3-20表示電磁換向閥組控制輸氣量調(diào)節(jié)滑閥的工作情況。2. 塞柱閥調(diào)節(jié)圖3-21表示了塞柱閥調(diào)節(jié)輸氣量的工作原理。塞柱閥的啟閉是通過電磁閥控制液壓泵中油的進(jìn)出來實(shí)現(xiàn)的。塞柱閥調(diào)節(jié)輸氣量只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方法在小型、緊湊型螺桿壓縮機(jī)中常常可以看到。四、內(nèi)容積比調(diào)節(jié)由于壓縮機(jī)內(nèi)壓縮終了的壓力pcyd往往同排氣腔內(nèi)的壓力pdk不相等，造成了附加功損失。為此，有必要進(jìn)行內(nèi)容積比調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)pcyd等于pdk，以適應(yīng)壓縮機(jī)在不同工況

52、下的高效運(yùn)行。內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的目的：就是通過改變徑向排氣孔口的位置來改變內(nèi)容積比，以適應(yīng)不同的運(yùn)行工況。一般生產(chǎn)廠根據(jù)壓縮機(jī)應(yīng)用中的常用工況要求，提供不同內(nèi)容積比的壓縮機(jī)供選擇，以適應(yīng)不同的內(nèi)容積比的要求。我國內(nèi)容積比推薦值有2.6、3.6、5三種，以適應(yīng)高溫、中溫及低溫等不同蒸發(fā)溫度的要求。另外，對(duì)于工況變化范圍大的機(jī)組，有必要實(shí)現(xiàn)內(nèi)容積比隨工況變化進(jìn)行無級(jí)自動(dòng)調(diào)節(jié)。1輸氣量調(diào)節(jié)滑閥 2彈簧 3內(nèi)容積比調(diào)節(jié)滑閥4、7油活塞 5、6、8進(jìn)出油孔圖3-22是德國寇爾托馬塔（Kiihlautomat）公司所采用的滑閥無級(jí)內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。1內(nèi)容積比調(diào)節(jié)桿 2輸氣量調(diào)節(jié)閥 3內(nèi)容積比調(diào)節(jié)滑閥 4液

53、壓缸5負(fù)荷指示器 6液壓活塞 7輸氣量調(diào)節(jié)桿圖3-23是日本日立制作所MYCOM中V系列機(jī)器的一種手動(dòng)內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。a)調(diào)節(jié)滑閥推上 b)調(diào)節(jié)滑閥退下1控制活塞機(jī)構(gòu) 2油活塞 3內(nèi)容積比調(diào)節(jié)滑閥圖3-24是瑞典Stals-mini-S20型螺桿式壓縮機(jī)的內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)將內(nèi)容積比分高低兩檔。第四節(jié)螺桿式壓縮機(jī)總體結(jié)構(gòu)一、開啟螺桿式壓縮機(jī)開啟螺桿式制冷壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、輕紡、科研方面的低溫試驗(yàn)；應(yīng)用于食品、水產(chǎn)、商業(yè)的低溫加工貯藏和運(yùn)輸；應(yīng)用于工廠、醫(yī)院及公共場(chǎng)所等大型建筑的空氣調(diào)節(jié)等。因?yàn)樗凶约旱奶攸c(diǎn)，所以一般以壓縮機(jī)組型式出售。1. 優(yōu)點(diǎn)（1）壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)相

54、分離，使壓縮機(jī)的適用范圍更廣。（2）同一臺(tái)壓縮機(jī)，可以適應(yīng)不同制冷劑，除了采用鹵代烴制冷劑外，通過更改部分零件的材質(zhì)，還可采用氨作制冷劑。（3）可根據(jù)不同的制冷劑和使用工況條件，配用不同容量的電動(dòng)機(jī)。2. 發(fā)展趨勢(shì)和研究成果開啟螺桿式制冷壓縮機(jī)存在噪聲大、制冷劑較易泄漏、油路系統(tǒng)復(fù)雜等缺點(diǎn)。因此，除了在使用氨工質(zhì)或電力無法供應(yīng)的情況下，中小型螺桿式制冷壓縮機(jī)的發(fā)展方向是封閉式機(jī)型。近十幾年以來，開啟螺桿式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造方面有了很大改進(jìn)，概括起來有以下幾個(gè)方面：（1） 普遍采用內(nèi)容積比調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)圖3-25所示是按三種內(nèi)容積比Vi=2.6、3.5、5開設(shè)的排氣孔口，在工況變化時(shí)，通過內(nèi)容積比調(diào)節(jié)所得

55、到的壓縮機(jī)在全負(fù)荷時(shí)軸功率的提高率。（2）采用單機(jī)雙級(jí)壓縮制冷裝置采用兩級(jí)壓縮系統(tǒng)，設(shè)備費(fèi)用較高，因此，如日本日立制作所、瑞典Stals等公司研制了單機(jī)雙級(jí)螺桿式壓縮機(jī)，如圖3-26所示。（3）開啟螺桿式壓縮機(jī)的小型化1)改進(jìn)齒形2)優(yōu)化供油量和油質(zhì)3)采用滾動(dòng)軸承和無液壓泵系統(tǒng)4)采用水冷式電動(dòng)機(jī)5)采用經(jīng)濟(jì)器系統(tǒng)二、半封閉螺桿式壓縮機(jī)半封閉螺桿式制冷壓縮機(jī)的額定功率一般在10 100kW，在使用R134a工質(zhì)時(shí)，其冷凝溫度可達(dá)70，使用R404A或R407C工質(zhì)時(shí)，單級(jí)蒸發(fā)溫度最低可達(dá)45。因此，由于它在冷凝壓力和排氣溫度很高，尤其在壓力差很大的苛刻工況下也能安全可靠地運(yùn)行，近幾年得到了長足的發(fā)展。 半封閉螺桿式制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)是：（1）壓縮機(jī)的陰陽轉(zhuǎn)子都采用6:5或7:5齒數(shù)，主要提高轉(zhuǎn)子圓周速度和陰陽轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的速度差。（2）油分離器與主機(jī)可做成一體化。圖3-27 所示壓縮機(jī)組的油分離器設(shè)置在壓縮機(jī)機(jī)體內(nèi)，使得機(jī)組裝置緊湊。（3）內(nèi)置電動(dòng)機(jī)靠制冷劑氣體冷卻，電動(dòng)機(jī)效率大大提高，而且，電動(dòng)機(jī)有較大的過載能力，其尺寸也相應(yīng)縮小。1排氣溫度傳感器 2溫控噴液閥 3視鏡 4電磁閥