《制冷壓縮機》PPT課件.ppt

1、第四章 制冷壓縮機,制冷壓縮機概述,壓縮機是蒸氣壓縮式制冷裝置中的一個重要部分，它是推動制冷劑在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)的動力，起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣的作用，因此制冷壓縮機常稱為蒸氣壓縮式制冷裝置的主機。,制冷壓縮機的分類,（1）根據(jù)制冷壓縮機的制冷量的大小不同，可分為以下三類： 小型：制冷量 60KW 中型：制冷量 60400KW 大型：制冷量 400KW,（2）根據(jù)制冷壓縮機的工作原理不同，可分為以下兩類： 容積型和速度型,容積型壓縮機機,通過形成的可變工作容積來完成制冷劑蒸氣的壓縮和輸送的。,速度型壓縮機,用高速旋轉的葉輪使制冷劑蒸氣產(chǎn)生壓力同時獲得動能，然后再通過擴壓器、蝸殼使蒸氣的動能轉

2、變?yōu)閴毫δ?，從而完成壓縮和輸送制冷工質的任務。 常見的形式為：離心式壓縮機,第一節(jié) 活塞式制冷壓縮機的工作過程分析,從熱力學觀點來評價一臺壓縮機的完善程度主要有兩個指標：即壓縮機汽缸的利用程度和功率的消耗大小。 下面就討論壓縮機實際工作過程的兩個指標。,活塞式壓縮機的工作過程,觀看動畫,吸氣過程,排氣過程,壓縮機的理想工作過程在P-V圖上的表示,其理論工作過程：4-1-2-3 由吸氣、壓縮和排氣過程組成 4-1表示氣缸在蒸發(fā)壓力下等壓 吸氣過程； 1-2表示壓縮機的絕熱壓縮過程， 氣體由蒸發(fā)壓力增大到冷凝壓力； 2-3表示在冷凝壓力下等壓排氣過程，當活塞移動到上死點時，氣缸中的氣體全部排出,壓

3、縮機實際工作過程在P-V圖上的表示,實際工作過程為： 4-1-2-3-4 4-1為吸氣過程； 1-2為偏離絕熱過程的壓縮過程； 2-3為排氣過程； 3-4為膨脹過程 這是由于存在余隙容積，壓縮后的氣體不能排盡，余隙內剩余氣體開始膨脹，直到4點才結束。,壓縮機實際工作過程與理論工作過程的差別,壓縮機有余隙容積； 吸、排氣過程中存在流動阻力損失； 制冷劑氣體與氣缸等機件接觸處有熱交換。 壓縮機的吸、排氣閥和活塞環(huán)等處還有漏泄損失 在工作時運動機構的摩擦面要消耗摩擦功等。 由于這些因素的影響，使得壓縮機實際過程的輸氣量要小于理論過程，而功率消耗則大于理論過程。,一、壓縮機實際輸氣量,壓縮機的實際輸氣

4、量小于理論輸氣量。實際輸氣量的減少程度可以用輸氣系數(shù)來表示： = Vs / Vh 式中: Vs 實際輸氣量（m3s) Vh 理論輸氣量 (m3s),輸氣系數(shù)反映了壓縮機氣缸工作容積的有效利用程度，有時也稱為容積效率。它是評價壓縮機性能的一個重要指標。 輸氣系數(shù)綜合了影響實際輸氣量的各種因素，它可表示為： v ：考慮余隙容積影響的容積系數(shù)； p ：考慮吸、排氣壓力損失影響的壓力系數(shù)； t ：考慮熱交換影響的溫度系數(shù)； c ：考慮漏泄影響的漏泄系數(shù)。,輸氣系數(shù)的確定方法,輸氣系數(shù)的確定方法通常有兩種方法 計算分析 實際試驗,輸氣系數(shù)的計算公式, = v p t c v ：考慮余隙容積影響的容積系數(shù)

5、 p ：考慮吸、排氣壓力損失影響的壓力系數(shù)； t ：考慮熱交換影響的溫度系數(shù)； c ：考慮漏泄影響的漏泄系數(shù),v的計算公式（考慮余隙容積的影響）： C 壓縮機的相對余隙容積，它等于余隙容積和氣缸工作容積之比，一般在 0.020.06之間； Po -蒸發(fā)壓力 pk -冷凝壓力 m 氣體膨脹過程中變化的多變指數(shù), p的計算公式(考慮吸、排氣壓力損失的影響) C 壓縮機的相對余隙容積 v考慮余隙容積的容積系數(shù) Po -蒸發(fā)壓力 p -吸氣閥壓力壓力損失,全封閉式制冷壓縮機t 的計算公式 (考慮熱交換引起的輸氣量損失 ) TO - 蒸發(fā)溫度 TK - 冷凝溫度 T1 - 吸氣過熱度 a、b-經(jīng)驗系數(shù),

6、c 的計算公式 (考慮漏泄損失的影響) 漏泄程度不僅與壓縮機結構、機件的加工質量和磨損程度有關，而且與壓縮機的工作壓力也有關。壓力比越大，漏泄量越多。 一般漏泄系數(shù)c取0.97一0.99,輸氣系數(shù)的試驗方法,由于影響壓縮機輸氣系數(shù)的因素較復雜，用理論分析的計算法確定的系數(shù)值往往與實際情況有差別，所以選配壓縮機時，一般應根據(jù)制造廠通過試驗繪制的輸氣系數(shù)曲線來決定。,由廠家給出的某種壓縮機輸氣系數(shù)圖,二、壓縮機的功率和效率,在壓縮機的實際工作過程中， 由于氣體通過吸、排氣閥時有壓力損失 熱交換引起的壓縮和膨脹過程偏離理論過程 同時壓縮機運動機構的摩擦 這些因素都會使得壓縮機的功率消耗大于理論過程壓

7、縮機所消耗的功率。,壓縮機所消耗的軸功率,是指電動機傳到壓縮機軸上的功率，包括兩部分： 直接用于吸、排和壓縮氣體，稱為指示功率（Ni)； 用于克服機器運動機構的摩擦，它包括曲柄連桿機構、活塞運動所消耗的摩擦功、潤滑油泵等設備消耗的功率（Ne）。,指示效率,理論功率Ne與指示功率Ni比，稱為壓縮機的指示效率，即 i= No / Ni No-理論功率 Ni-指示功率 指示效率反映了直接用于吸、排和壓縮氣體所消耗的功率與理想的絕熱壓縮過程所消耗的功率的接近程度。,開啟式壓縮機的指示效率經(jīng)驗公式,T0 - 蒸發(fā)溫度(K)； Tk - 冷凝溫度(K)； to - 蒸發(fā)溫度()；,機械效率,指示功率Ni與

8、軸功率Ne之比，稱為壓縮機的機械效率，即 j= Ni / Ne Ni - 指示功率 Ne - 軸功率,壓縮機的總效率,壓縮機的理論功率與軸功率之比稱為壓縮機的總效率： e = No/Ne =(No/Ne)(No/Ne) = i j 上式表明，壓縮機的總效率也等于機械效率與指示效率的乘積。 一般為 0.650.72。,第一節(jié) 完,第二節(jié) 壓縮機的結構,一、活塞式壓縮機的結構,舊型客車使用的4FS7B半封閉壓縮機結構圖,觀看動畫,活塞式壓縮機的工作過程,吸氣過程,排氣過程,活塞下移，體積增加，缸內壓力小于制冷劑的蒸發(fā)壓力，制冷劑便從進氣閥門進入缸內。 在沖程未端，活塞向上運動，排氣閥門被打開，輸出

9、高壓制冷劑。,觀看動畫,活塞式制冷壓縮機的結構特點,活塞式制冷壓縮機發(fā)展較早，技術也較成熟，應用最廣。 但是由于壓縮機的活塞作往復運動所引起的慣性力和振動較大，使其提高轉速和增大氣缸內徑與活塞行程都受到限制，因此適用于中、小型制冷裝置 。,雙級活塞式壓縮機結構,帶中間冷卻裝置的雙級活塞式壓縮機結構示意,在單級壓縮機中，吸氣壓力和排氣壓力差過大，將大大地降低壓縮機的效率。 因此，有些大壓差的制冷系統(tǒng)使用的活塞式壓縮機通常是兩級的。,雙級壓縮機的結構特點,兩級壓縮機的工作過程是由兩個階段將吸入的制冷劑壓縮到最終的壓力。 第一級通常將它壓縮到吸氣壓力和排氣壓力差的中間值，然后被冷卻，再輸送到第二級氣

10、缸中壓縮到最終壓力。 通過中間冷卻器后溫度大大下降，再進入第二級氣缸。 因此，相對于單級壓縮機提高了效率。,二、膜片式壓縮機,膜片使氣室容積發(fā)生變化，在下行程時吸進氣體，上行程時壓縮氣體。,三、螺桿式壓縮機,螺桿式制冷壓縮機具有一對互相嚙合、相反旋向的螺旋形齒的轉子。其齒面凸起的轉子稱為陽轉子，齒面凹下的轉子稱為陰轉子。轉子的齒相當于活塞，轉子的齒槽、機體的內壁面和兩端端蓋等共同構成的工作容積，相當于氣缸。,雙螺桿壓縮機結構圖,機殼,轉子,螺桿壓縮機工作原理,機體的兩端設有成對角線布置的吸、排氣孔口。隨著轉子在機體內的旋轉運動，使工作容積由于齒的侵入或脫開而不斷發(fā)生變化，從而周期性地改變轉子每

11、對齒槽間的容積，來達到吸氣、壓縮和排氣的目的。,螺桿壓縮機工作示意圖,單螺桿壓縮機工作示意,螺桿式制冷壓縮機的特點,螺桿式制冷壓縮機作為回轉式制冷壓縮機的一種，同時具有活塞式和動力式（速度式）兩者的特點。 1)與往復活塞式制冷壓縮機相比，螺桿式制冷 壓縮機具有轉速高，重量輕，體積小，占地 面積小以及排氣脈動低等一系列優(yōu)點。,2)螺桿式制冷壓縮機沒有往復質量慣性力 動力平衡性能好，運轉平穩(wěn)，機座振動小，基礎可作得較小。 3)螺桿式制冷壓縮機結構簡單 機件數(shù)量少，沒有像氣閥、活塞環(huán)等易損件，它的主要摩擦件如轉子、軸承等，強度和耐磨程度都比較高，而且潤滑條件良好，因而機加工量少，材料消耗低，運行周期

12、長，使用比較可靠，維修簡單，有利于實現(xiàn)操縱自動化。,4)與速度式壓縮機相比，螺桿式壓縮機具有強制輸氣的特點 即排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，在小排氣量時不發(fā)生喘振現(xiàn)象，在寬廣的工況范圍內，仍可保持較高的效率。 5)采用了滑閥調節(jié)，可實現(xiàn)能量無級調節(jié)。,6)螺桿壓縮機對進液不敏感，可以采用噴油冷卻，故在相同的壓力比下，排溫比活塞式低得多，因此單級壓力比高。 7)沒有余隙容積，因而容積效率高。,螺桿式制冷壓縮機的缺陷,1)制冷劑氣體周期性地高速通過吸、排氣孔口， 通過縫隙的泄漏等原因，使壓縮機有很大噪 聲，需要采取消音減噪措施。2)螺旋形轉子的空間曲面的加工精度要求高， 需用專用設備和刀具來加工。

13、3)由于間隙密封和轉子剛度等的限制，目前螺桿 式壓縮機還不能達到較高的終了壓力。,四、滑片式壓縮機,用作旋轉運動的活塞代替作往復運動的活塞來實現(xiàn)氣體的壓縮，無疑是極為合理的。然而僅有轉子和缸體兩個構件是不可能形成容積周期變化的工作腔，必需增添輔助構件。 增添若干個可以在轉子或缸體上開的槽內自由滑動的葉片(簡稱滑片)，就形成了勻速型旋轉壓縮機。,滑片式壓縮機分為兩大類,1）是滑片裝在缸體上的槽內，因滑片不隨轉子做旋轉運動，稱之為固定滑（葉）片壓縮機，如前面所述的滾動轉子壓縮機； 2）另一類滑片裝在轉子上的槽內，滑片隨轉子做旋轉運動，稱之為旋轉滑(葉)片壓縮機，簡稱滑片、或旋葉、或旋片壓縮機。,1

14、、固定滑片制冷壓縮機,固定滑片壓縮機又稱滾動活塞壓縮機，或滾動轉子式壓縮機，是回轉式壓縮機的一種。 它是利用一個偏心圓筒形轉子在氣缸內轉動來改變工作容積，以實現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排出，因而也屬于容積式壓縮機。,固定滑片制冷壓縮機的結構,在圓筒形氣缸1內，偏心配置一個轉子。轉子是在偏心輪7上套裝一個可以轉動的套筒2而組成。,圓筒形氣缸,轉子,滑片,固定滑片式制冷壓縮機的工作過程,轉子圍繞旋轉中心O(與氣缸中心重合)轉動，轉子的套筒2在氣缸1的內表面上滾動，兩者具有一條接觸直線(實際上往往留有很小間隙)，這就是兩圓柱面的切線。 由此，氣缸內表面與轉子外表面之間構成一個月牙形空間，它的兩端被氣缸蓋封

15、閉，這就是氣缸的工作腔，其位置隨轉子的轉角而變化。,進氣口,排氣口,固定滑片壓縮機的特點,1)結構簡單，體積小，重量輕，同活塞式壓縮機比較，體積可減小4050，重量也可減輕4050； 2)零部件少，特別是易損件少，同時相對運動部件之間的摩擦損失少，因而可靠性較高； 3)僅滑片有較小的往復慣性力，旋轉慣性力可完全平衡，因此振動小，運轉平穩(wěn)； 4)沒有吸氣閥，吸氣時間長，余隙容積小，并且直接吸氣，減小了吸氣有害過熱，所以其效率高。 5)其加工及裝配精度要求高。,2、旋轉滑片式壓縮機,滑片壓縮機的傳統(tǒng)結構型式,旋轉滑片式壓縮機結構圖,進氣口,進氣口,旋轉滑片,旋轉滑片式壓縮機的結構,它主要由機體(又

16、稱氣缸)、轉子及滑片等三部分組成。 轉子外表面與氣缸內表面均呈圓形，轉子偏心的安裝在氣缸內，使二者在幾何上相切（在實際結構中，切點處保持一定的間隙），在氣缸內壁與轉子外表面間形成一個月牙形空間。,轉子上開有若干縱向凹槽(滑片槽)，在每個凹槽中都裝有能沿徑向自由活動的滑片，轉子旋轉時，滑片受離心力的作用從槽中甩出，其端部緊貼在氣缸內表面上，把月牙形的空間隔成若干扇形小室，稱之為基元。 隨著轉子的連續(xù)旋轉，基元容積從小到大周而復始地變化。,旋轉滑片示意,旋轉滑片式壓縮機工作過程圖示,進氣部分,排氣部分,當轉子旋轉時，離心力使得葉片與定子內壁相接觸，從進口現(xiàn)出口，相鄰兩葉片間的空間逐漸減少，因此能壓

17、縮氣體。,3、其他形式的旋轉滑片式壓縮機,雙工作腔滑片壓縮機 貫穿滑片壓縮機 旋片真空泵,（A）雙工作腔滑片壓縮機,工作腔1,工作腔2,滑片,雙工作腔滑片壓縮機是70年代才開發(fā)使用的新型旋轉壓縮機。 它由氣缸、轉子、滑片、兩端蓋、進排氣孔及排氣閥等組成。圓形轉子2同心安裝在扁圓形氣缸3內，形成兩個月牙形工作腔。,雙工作腔滑片壓縮機特點,雙工作腔滑片壓縮機除具有單工作腔滑片壓縮機的特點外，還具有如下特點：1)每個基元在轉子每轉中吸、排氣兩次，完成兩個工作循環(huán)，因而流量更均勻、脈動性更小、輸氣量大且結構更加緊湊。,2)壓縮機有兩個對稱的工作腔，兩組吸、排氣口相錯180o，這樣作用在轉子上的徑向氣體

18、力基本平衡（滑片為偶數(shù)時理論上可以完全平衡），卸除了軸承的徑向負荷，故軸承的使用壽命長、可靠性好。 3)轉子與氣缸同心，這給機器的制造和安裝帶來了極大的便利。,（B）貫穿滑片壓縮機,轉子上的滑片槽是貫通的，整體滑片放在通槽中。滑片兩端與氣缸保持接觸，轉子轉動時，帶動滑片運動，其兩端始終沿氣缸內壁滑動。,排氣閥,通槽,滑片,氣缸,貫穿滑片壓縮機氣缸型線,由于滑片的運動始終受到氣缸內壁的約束，因此氣缸型線不再是圓或橢圓，而是根據(jù)滑片運動機理生成的曲線。 滑片伸出轉子外的部分，與氣缸內表面及轉子外表面形成工作單元，滑片隨轉子轉動時，基元容積周期變化，從而完成壓縮機的工作循環(huán)。,貫穿滑片壓縮機的特點,

19、貫穿滑片壓縮機除具有傳統(tǒng)滑片壓縮機的特點外，由于其滑片端部是靠受到氣缸內壁的約束來實現(xiàn)該部位密封的，且其間存在完整或部分油膜，因此既保證滑片端部密封又大大地減輕了該部位的摩擦損失。這是貫穿滑片壓縮機的最大優(yōu)點。,（C）旋片真空泵,轉子上的旋片槽通過轉子中心貫通，背部夾有彈簧的兩個旋片裝于其中，轉子旋轉時，靠離心力和彈簧力使旋片頂端與泵腔的內壁保持接觸。,五、渦旋式制冷壓縮機,渦旋式壓縮機是回轉式壓縮機的一種。它發(fā)明于1905年，但直到80年代初才在日本首次應用到制冷及空調領域中。因此，目前還是一種較為新型的制冷壓縮機。,渦旋壓縮機的結構,主要由 固定渦旋盤(靜盤)運動渦旋盤(動盤) 機體 防自轉的十字轉環(huán) 偏心軸 等零部件組成。,渦旋壓縮機主要由兩個渦旋盤相錯180o對置而成，其中一個是固定渦旋盤，而另一個