制冷压缩机(全套课件444P).ppt

1、制冷压缩机第一章 概述 1.1 概述 1.2 制冷压缩机的分类 1.3 制冷压缩机的名义工况 1.4 制冷压缩机发展概况第一节 绪论 在蒸气压缩式制冷装置中，选用了各种类型的制冷压缩机。它们是装置中的关键核心设备，对系统的运行性能、噪声、振动、使用寿命和节能有着决定性的作用。1.1 概述 制冷压缩机在系统中的作用：为了能连续不断地制冷，需用压缩机为了能连续不断地制冷，需用压缩机将已汽化的低压蒸气从蒸发器中吸出并对将已汽化的低压蒸气从蒸发器中吸出并对其做功，压缩成为高压的过热蒸气，再排其做功，压缩成为高压的过热蒸气，再排入冷凝器中入冷凝器中(提高压力是为了使制冷剂蒸气提高压力是为了使制冷剂蒸气容

2、易在常温下放出热量而冷凝成液体容易在常温下放出热量而冷凝成液体)。在。在冷凝器中利用冷却水或空气将高压的过热冷凝器中利用冷却水或空气将高压的过热蒸气冷凝成为液体并带走热量，制冷剂液蒸气冷凝成为液体并带走热量，制冷剂液体又从冷凝器底部排出。如此周而复始，体又从冷凝器底部排出。如此周而复始，实现连续制冷。实现连续制冷。概括地说,这种制冷方法是使制冷剂在低温低压的条件下汽化而吸取周围介质的热量，并在常温高压的条件下冷凝液化而放出热量并由冷却水(或空气)带走。欲使制冷剂实现这样的热量转移，必须提供与蒸发温度和液化温度相对应的低压和高压条件，而这一条件正是由压缩机创造的。因此，在蒸气压缩式制冷循环中，只

3、有有了压缩机，制冷机才能将低温物体的热量不断地转移给常温介质，从而达到制冷的目的。制冷压缩机按其工作原理可以分为:容积型 速度型 1.2.1 按提高气体压力的原理分类 1.容积型压缩机 用机械的方法使密闭容器的容积变小,使气体压缩而增加其压力的机器。它有两种结构型式：往复活塞式(简称活塞式)回转式 1.2 制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类2.速度型压缩机速度型压缩机 用机械的方法使流动的气体获得很高的流速流速，然后在扩张的通道内使气体流速减小，使气体的动能转化为压力能，从而达到提高气体压力的目的，这种机器称为速度型压缩机。属于这一类的有离心式离心式制冷压缩机。这种压缩机工作时，气体在高速旋转的

4、叶轮推动下，不但获得了很高的速度，并且在离心力的作用下，沿着叶轮半径方向被甩出，然后进入截面积逐渐扩大的扩压，在那里气体的速度逐渐下降而压力则随之提高。压缩机的种类 全封闭活塞式压缩机全封闭活塞式压缩机工作过程工作过程 活塞式压缩机活塞式压缩机工作过程分解工作过程分解 滚动转子式压缩机滚动转子式压缩机工作过程工作过程 摆转式压缩机摆转式压缩机工作过程工作过程 螺杆式压缩机螺杆式压缩机工作过程工作过程 单螺杆式压缩机单螺杆式压缩机工作过程工作过程 涡旋式压缩机涡旋式压缩机工作过程工作过程滑片式压缩机滑片式压缩机工作过程工作过程斜盘式压缩机斜盘式压缩机工作过程工作过程离心式压缩机工作过程离心式压缩

5、机工作过程 制冷压缩机制冷压缩机（按压缩机的热力学工作原理分）按压缩机的热力学工作原理分）容积型容积型速度型速度型（按压缩机部件运动特点分（按压缩机部件运动特点分）往复式往复式回转式回转式 滚动滚动转动式转动式滑滑片片式式单螺单螺杆杆式式双螺双螺杆杆式式涡涡旋旋式式（按结构特点分按结构特点分）离心式离心式活塞式活塞式压缩机种类压缩机种类1.2.2 按使用的制冷剂种类分类：有机制制冷压缩机有机制制冷压缩机无机制制冷压缩机无机制制冷压缩机 1.2.3 按密封结构形式分类 制冷系统中的制冷剂是不允许泄漏的，这意味着系统中凡与制冷剂接触的每个部件都应是对外界密封的。根据制冷压缩机所采取的防泄漏方式和结

6、构，可有三种不同的基本压缩机形式。开启式压缩机 半封闭式压缩机 全封闭式压缩机 开启式压缩机开启式压缩机开启式压缩机结构图开启式压缩机结构图半封闭式压缩机半封闭式压缩机半封闭式压缩机结构图半封闭式压缩机结构图全封闭式压缩机全封闭式压缩机1.2.4 按工作蒸发温度范围分类 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，但在具体蒸发温度区域的划分上并不统一。下面列举一种著名压缩机的大致工作蒸发温度的分类范围。高温制冷压缩机 (-10 0)中温制冷压缩机 (-15 0)低温制冷压缩机 (-40 -15)1.3 制冷压缩机的名义工况压缩机的指示功率和指示效率：由于压缩机的

7、实际过程和理论过程之间有偏差，实际压缩过程中气缸内所消耗的功率Pi（称为指示功指示功率率）比绝热压缩所需之功率Pa要大，两者之间的关系可用指示效率指示效率i i（又称绝热效率）来表示，即：iatPP轴功率、摩擦功率与机械效率 fiieimPPPPP由原动机传到压缩机曲轴上的功率称为轴功率轴功率PefP轴功率一部分用于克服曲柄连杆等运动机构摩擦阻力，这部分功率称为摩擦功率摩擦功率 iP轴功率的一部分直接用于压缩气体，称为指示功率指示功率 机械效率：机械效率：mik 压缩机的摩擦功率可分为两部分，即往复运动摩擦功率(活塞、活塞环与气缸间)和回转运动摩擦功率，前者约占7080，后者约占2030。摩擦

8、功率与压缩机的结构有关，也与润滑油温度及转速有关。制冷压缩机的指示效率与机械效率的乘积称为压缩机的总效率，即 k制冷压缩机的总效率 约等于0.650.72。压缩机所需电动机的功率 genPP0PePnnegPP当压缩机用皮带与电动机相联接时，这时电动机轴上的功率 要比压缩机的轴功率 大，两者之间的关系可用传动效率 表示，即：或 n值一般为：三角皮带传动 n=0.970.98，平皮带传动 n=0.96。1.4 1.4 制冷制冷压缩机的当前发展概况压缩机的当前发展概况 CFCs 和和HCFCs的替代问题的替代问题1名称名称CFCs全卤代烃。分子中只有氯、氟、碳原子，全卤代烃。分子中只有氯、氟、碳原

9、子，称氯氟烃，如称氯氟烃，如R11、R12、R13、R14、R113、R114 等。等。Cl:Chlorine；F：Fluorine；C:Carbon。HCFCs分子中只有氢、氯、氟、碳原子，称氢分子中只有氢、氯、氟、碳原子，称氢 氯氟烃，如：氯氟烃，如：R22。H：Hydrogen。HFCs含氢、氟、碳，称氢氟烃含氢、氟、碳，称氢氟烃，如如R134a。2替代工质替代工质被替代物质被替代物质替代物质替代物质CFC-12CFC-11HCFC-22R-502HFC-134a,HC600aHFC-245a,HCFC-123(过渡）HFC-134a，R407C，HC-290R-404A，R-507等

10、目前还没有理想的替代制冷剂，研究工目前还没有理想的替代制冷剂，研究工作正在进行中。现作正在进行中。现使用的使用的天然工质天然工质:氨、氨、COCO2 2、碳氢化合物。碳氢化合物。小结小结 1.容积型压缩机通过机械的方法改变工作容积的大小，达到压缩气体的目的。2.速度型压缩机使气体获得较高的速度，然后再使之降下来，把气体的动能转化为压能。3.采用替代制冷压缩机设计时，需考虑以下两个问题：其一，压缩机的工作容积需重新划定；其二，各种材料之间的相容性必须予以解决。第二章 往复式制冷压缩机2.1 基本结构和工作原理2.2 热力性能2.3 驱动机构和机体部件2.4 气阀2.5 封闭式制冷压缩机的内置电动

11、机2.6 总体结构2.7 润滑系统和润滑油2.8 往复式制冷压缩机的振动和噪声2.9 安全保护机体：压缩机的机身，用来安装和支承其他零部件及容纳润滑油。传动机构：用于传递动力，包括曲柄、连扦和活塞等部件。配气机构：保证压缩机实现吸气、压缩、排气过程的配气部件，包括吸、排气阀片，阀板和气阀弹簧等。润滑油系统：对压缩机各传动摩擦耦合件进行润滑的输油系统，包括油泵，油过滤器，油压调节部件。卸载机构：它是对压缩机汽缸进行卸载、调节冷量、便于启动的机构，包括卸载油缸、油活塞、推杆、顶针和转环等部件。轴封装置：密封曲轴穿出机体处的间隙，防止泄漏，包括拖板、弹簧、橡胶圈和石墨环。2.1 基本结构和工作原理2

12、.1.1 基本结构压缩过程排气过程膨胀过程吸气过程2.1.2 工作原理膨胀过程：活塞运动到上止点时，由于压缩机结构及制造工艺等原因，汽缸中仍有一些空间，该空间的容积称余隙容积。排气过程结束时，余隙容积中的气体为高压气体。活塞开始向下移动时，排气阀关闭，吸气腔内的低压气体不能立即进入汽缸，此时余隙容积内的高压气体因容积增加而压力下降，直至汽缸内气体压力降至稍低于吸气腔内气体压力，即将开始吸气过程时为止。实际循环与理论循环的差异余隙容积气阀弹簧力气体与缸壁及活塞间的热交换和摩擦气体泄漏损失润滑油和吸入湿蒸汽的影响2.2 热力性能实际循环和理论循环的比较实际循环：1-2-3-4-1理论循环：a-b-

13、c-d-a压缩机具有相同吸、排气压力，吸气温度和汽缸工作容积；与理论循环相比，实际循环多一个膨胀过程；在吸、排气时存在压力损失和压力波动，在整个工作过程中气体同气缸、活塞间有热量交换和摩擦，在气缸与活塞间隙及吸、排气阀之间还有气体泄漏。.1、容积效率2、指示功率和指示效率3、机械效率和轴效率4、电动机效率和电效率5、压缩机热力性能计算举例6、压缩机的排气温度二影响性能参数的因素v 容积效率又称输气系数，为压缩机实际输气量与理论输气量之比，是衡量汽缸空间利用程度的指标。qvaqvtv p T l效率（1）单级压缩机的容积效率1、容积其中，容积系数v、压力系数p、温度系数T、泄漏系数活塞式制冷压缩

14、机的实际工作中，吸入的制冷剂蒸气容积并不等于活塞排量。原因是：容积效率压缩机结构上不可避免存在余隙容积；吸、排气阀阻力；气阀部分及活塞环与气缸壁之间的气体内部泄漏；吸气过程中气体与气缸壁之间的热交换等。因此，实际输气量永远小于理论输气量(活塞排量)，两者之间的比值称为压缩机的容积效率（输气系数），其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，通常可用容积系数v、压力系数p、温度系数T、泄漏系数l 的乘积来表示。容积系数v压力系数p温度系数T泄漏系数l可直接从P-V示功图求得不能从P-V示功图直接求得它们都与压缩机的运行工况有关V p S

15、 （2-1）汽缸工作容积Vp上、下止点之间汽缸工作室的容积,即活塞移动一个行程扫相关术语过的容积。D24余隙容积Vc活塞在排气过程结束时与阀板及排气孔之间形成的空隙容积。主要由活塞处于上止点时，活塞顶面与阀板底面间容积、第一道活塞环以上环形空间、气阀通道三部分容积组成。相对余隙容积c余隙容积与气缸工作容积之比。c Vc/Vp压缩机的吸排气过程实际循环：1-2-3-4-1理论循环：a-b-c-d-av 1 v 1 c(1)（3-7）1）容积系数：反映余隙容积对压缩机输气量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吸气作用，导致压缩机吸气量减少，

16、即压缩机实际输气量减少。V V p V V V p V p V p定义式：计算式：1m（根据多变膨胀过程方程计算，由3-6式简化而来。）（3-1）（吸气容积损失V是由余隙容积内高压气体的膨胀引起。）(Pdk P)V Vc()1Pdk P)1)v 1 c(膨胀过程：35设过程的多变膨胀指数m为定值（常数），则（3-6）1d 3mPs 01d 3mPs 0V VcVc1d 3m Pdk PPs 0将上式代入式（3-1）：略去排气压力损失Pd3,则式（3-6）可简化为式（3-7）：1mPdk式中，压力比Ps 0可见，v 主要与压力比、相对余隙容积c和多变膨胀指数m有关缩小c会受压缩机结构、工艺和气阀

17、通流能力限制；c值还和压缩机结构参数S、D有关，S、D 大的压缩机易获得较小的c值。现代中小型压缩机c值约为1.56%，低温机取小值。当达到一定数值时，v 0，故有10，对低温制冷系统采用多级压缩实现高压比。m值取决于制冷剂种类和膨胀过程中气体与接触壁面的热交换情况，随热交换的方向和强度而不断变化。计算 v时m假定为常数。多变膨胀和压缩过程指数m和n 的取值对膨胀过程，m应根据示功图，取等端点膨胀过程的多变膨胀指数值：（3-8）对压缩过程，其多变过程指数n 亦应取等端点过程指数值。按等端点多变过程指数画出的示功图，其面积略小于实际示功图。计算实际循环指示功时，可按等功法求取压缩或膨胀过程的不变

18、的等功过程指数，称等功多变过程指数。m n =1.051.18 m=1.101.15，nm种制冷剂；和n 在同一循环 m=0.951.05n 同=1.201.30的 对氟利昂压缩机，中不相等，。对氨压缩机，。增强对汽缸臂面的冷却，多变膨胀线斜率变陡，m增大，对提高v 有利。3-5：出现排气阀延迟关闭，高压侧气体从排气腔向汽缸倒流，等端点膨胀过程指数变小，容积效率下降。p 1 p 1 2）压力系数：反映吸气阻力造成的吸气量损失压缩机吸气过程中，吸气阀开启时要克服气阀弹簧力，且气体流过气阀时，通道截面较小，流速较高产生一定的流动阻力，使吸气过程中气缸内压力P1恒低于吸入管中的压力Ps0。要使气缸内

19、的压力升高到Ps0，则要损失一部分活塞行程，使压缩机实际吸气量减少。V V V V 1 c Ps1v sP 0定义式：计算式：（3-2）（3-9）根据多变压缩过程方程计算，令压缩过程指数等于1。令c=0，得到近似式（3-10）:吸气终了相对压力损失；Ps 0p主要受 Ps1 Ps 0 的影响，c的影响是次要的。随 Ps1 Ps 0 和c的增大，p下降；对氨压缩机，Ps1 Ps 0=0.030.05;对 氟里昂压缩机，Ps1 Ps 0 =0.060.08。（吸气容积损失V”是由于吸气终了汽缸压力不等于Ps0所引起，一般 P1 Ps 0 。）t 3）温度系数：反映吸气过程中因气体预热对输气量的影响

20、吸气过程中，吸入气体不断地受到所接触的各种壁面加热，使气体温度升高，比容增大，从而使吸入气体量减少。折算到吸气状态，小于实际吸入气体的容积。吸入气体与壁面的热交换是一个复杂过程，与制冷剂种类、压比、汽缸尺寸、压缩机转速、汽缸冷却情况等因素有关。T大小还与压缩机运行工况有关，其数值不能从示功图上直接求得，通常用经验公式计算。VxV 对顺流立式压缩机对全封闭压缩机定义式：经验公式：T0蒸发温度，K；Tk冷凝温度，K；T1吸气终了温度，K；吸气过热度，K；a：反映T1随Tk变化的系数，a=1.01.15,随压缩机尺寸减小，a值趋近1.15；b：反映压缩机向周围空气散热对T1的影响。b=0.250.8

21、。当压缩机尺寸较大，向外界散热强度较弱（机壳自由空气冷却）时，b取较大值。（3-3）Vx折算容积；V”实际吸入气体容积。T l T 0/TkT Ts 0 T0 T1 aTk b（3-12）（3-13）温度系数随工况的变化关系l 4）泄漏系数：反映压缩机工作过程中由泄漏引起的对输气量的影响压缩机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，造成制冷剂蒸气从高压侧泄漏到低压侧，从而引起输气量下降。泄漏量大小与压缩机制造质量、磨损程度、气阀设计、压差大小等因素有关。定义式：推荐值：VyVxl 0.97 0.99l的数值不能从示功图上直接求得，但气缸内制冷剂泄漏会引起示功图

22、中过程线的变化。压缩过程中，若高压腔蒸气因排气阀不严密漏入气缸，则压缩线变陡；若蒸气通过气缸和吸气阀的不严密处由气缸漏出，则曲线变平坦，膨胀过程相反。要减少泄漏损失，必须注意气阀的设计、制造和安装质量，防止发生延迟关闭引起的蒸气倒流。（3-4）容积效率特性曲线的影响（Vp：单缸理论排量）a）在不同的余隙容积c时，小型封闭式压缩机的容积效率随压力比的变化关系，它随 c和的增大而减小；b)在不同的单缸理论排量Vp时，开启式压缩机的容积效率随压力比的变化关系。容积效率与压缩机的运转工况和结构设计有关。即其不仅与压缩机本身结构及所用制冷剂性质有关，且与运行工况有关。不同类型压缩机，使用不同的制冷剂，及

23、在不同工作条件下，容积效率数值不同。容积效率特性曲线1：余隙容积造成的v减量；2，3：吸气阀压力损失和由此转化的热量对制冷剂加热造成的v减量；4，5：制冷剂受热和泄漏造成的v减量。转速增加，1基本不变；2，3 随转速的上升急剧增大；4，5随转速的增加而减小。总合起来，在额定转速nn时容积系数最大，比这个转速大或小时，v值都要下降。由此可见，气阀通流能力是压缩机转速提高过程中影响容积效率的主要因素。nn的影响（2）双机双级压缩其容积效率定义与单机压缩机相同。对双级压缩的每一级，容积效率计算方法与单机压缩机相同，亦可用经验公式计算。单机双级压缩高压级与低压级汽缸在同一台压缩机上，在确定容积效率时，

24、采用可比的容积效率（总容积效率）。即压缩机行程容积按总缸数计算，以便与同样缸数、尺寸和转速的单级压缩机具有可比性。双级压缩机的容积效率单机双级压缩的容积效率定义式：v qma qmt（3-16）qma：实际输气量；qmt：按全部汽缸求得的理论输气量。试验表明：单机双级压缩机的可比容积效率在压比上升时，起初几乎不变，压比达到相当高数值后，才开始较明显降低。而单级压缩机的容积效率随压比增加，约成直线下降。压缩机实际工作过程与理想工作过程的区别，也影响到它的耗功。如吸、排气时压力损失、运动机械的摩擦、压缩过程偏离等熵压缩过程等，均使压缩机的耗功增大；为了提高压缩机运行经济性，有必要分析影响压缩机功耗

25、的各种因素，从中找出提高效率的途径。压缩机的功率和效率i tsPiP理论功率：指示功率：tsinW100060 iinW100060 指示效率：2、指示功率和指示效率直接用于完成气缸中工作循环所消耗的功称为指示功。单位时间内所有消耗的指示功，称为压缩机的指示功率。理想循环中压缩1kg制冷剂所消耗的功与实际循环中所消耗功的比值，称为压缩机的指示效率，用i表示。（2-7）（2-15）（2-16）WtsWiqm a wtsqm a wiPtsPiWts：等熵压缩过程的理论循环功，J；Wi：每个气缸或工作容积的实际循环指示功，J；i qma(hdk hs 0)6指示功率Pi取决于压缩机的汽缸数、转速和

26、每一循环的指示功,可根据制冷压缩机的质量输气量qma、等熵压缩比功wts和指示效率i计算决定。i（2-16）对顺流开启式制冷压缩机：i的计算经验公式见式（3-18）；对其它小型氟利昂压缩机：i=0.650.8;其中，对家用全封闭式压缩机，i=0.60.85，压力比较大工况下取较低值。指示功率 10Pi 3.6i(kW)（3-17）由式得Wts qm a wts PtsWi qm a wi Pwts hdk hs 0wts 蒸汽的等熵压缩比功,J/kg；hdk和hs0 压缩机出口和进口处蒸汽的比焓,J/kg。压缩机的指示效率也可以用图表查取。指示功率图表影响指示效率的因素压力比相对余隙容积c相对

27、流动损失0温度系数T泄漏系数l影响指示功率和指示效率的因素有压缩比，吸排气过程的压力损失，相对余隙容积，吸气预热程度及制冷剂泄漏等；当较低时，i因较大的相对流动损失0而下降；当较大时，i又因T和l的减少而趋小；c较大意味着余隙容积中气体数量较多，其压缩和膨胀过程的不可逆损失较大，i 随c 的增大而下降。mmi机械效率PiPP（3-19）PiPe压缩机运转时，需克服机械摩擦，如各轴承和轴颈之间的摩擦，活塞、活塞环和气缸壁之间的摩擦等。消耗在克服压缩机各运动部件之间摩擦 阻力的功率，包括润滑油泵消耗的功率，称为压缩机的摩擦功率，用Pm表示。压缩机运转中，消耗在其轴上的功率应为指示功率和摩擦功率之和

28、，称为压缩机的轴功率，用Pe表示。压缩机的轴功率必然大于指示功率，两者之比值称为机械效率，用m表示，用于评定压缩机摩擦损耗的大小程度。3、机械效率和轴效率往复摩擦功率Pmp（包括活塞、活塞环与气缸壁之间的摩擦损失）摩擦功率旋转摩擦功率Pmr（包括轴承、轴封的摩擦损失及驱动润滑油泵的功率）一般情况下，Pmp约占6070，Pmr占3040%，随压缩机轴承直径的加大和转速提高，Pmr迅速增加，甚至超过Pmp；实验证明，摩擦功率和压缩机的结构、润滑油的温度和转速有关，几乎与压缩机的运行工况无关。摩擦功率可以通过测定空载下压缩机的轴功率求得，也可以通过机械效率来计算。制冷压缩机的机械效率一般在0.80.

29、9之间；润滑油的温度变化通过自身的粘度而影响摩擦功率Pm的大小。开始Pm随润滑油温度t1上升而下降，但当t1超过一定范围，过低的粘度将恶化摩擦表面润滑条件，使摩擦损失显著增加，甚至引起事故。机械效率m与压力比之间的关系曲线是：冷凝温度一定，m随增大而下降。这是因为增大，指示功率减少而摩擦功率几乎保持不变，从而导致m下降；机械效率选用合适的汽缸间隙，对主轴承和连杆进行最优化设计，适当减少活塞环数；选用合适的润滑油，调节其温度，使润滑油在各种工况下维持正常的粘度；加强曲轴、曲轴箱等零件的刚度，合理提高其加工和装配精度，降低摩擦表面粗糙度等。提高机械效率的途径e 轴效率图（3-17）显示开启式和半封

30、闭式压缩机的轴效率随压力比的变化关系。e在低压力比范围内的降低主要由于指示效率下降所至。PtsPeim轴效率（2-18）轴效率e为等熵压缩理论功率Pts与轴功率Pe之比，是衡量压缩机轴功率有效利用程度的指标，用于评价主轴输入功率的利用完善程度，适用于开启式压缩机。效 el Pi Pe i m m 0 4、电动机和电效率电效率el开启式压缩机的外置电动机通过传动装置带动运转，其动力经济性往往由轴效率衡量，而封闭式压缩机内置电动机的转子直接装在压缩机主轴上，其动力经济性由电效率衡量。Pts率 PelPtsPi Pe Pel电动机效率momo与电动机类型、额定功率及负载功率大小有关；单相和三相的内置

31、电动机在名义工况下，mo=0.600.95，对大功率电动机取上限，小功率电动机取下限；单相电动机的效率低于三相电动机的效率。电动机效率特性曲线单相和三相内置电动机在名义工况下，其mo范围一般在0.600.95之间，对大功率电动机取上限，小功率电动机取下限。与三相电动机相比，单相电动机的mo较差。电动机效率特性曲线a：t0=-25tk=30b：t0=5tk=50制冷压缩机电动机的工作特点是输出功率随负荷、电压和季节的变化有较大波动。因此要求压缩机在最大和最小功率工况范围内运行时，其mo变化不大，并在名义工况下具有最大值；上图为几台内置电动机的mo特性曲线，横坐标是不同工况下的电功率与名义电功率之

32、比。其中2和3线较好符合上述对mo特性的要求。工况：电效率特性曲线上图为全封闭压缩机电效率el随压力比的变化趋势。可见在家用冰箱全封闭压缩机中，输入功率平均只有1/3得到有效利用；在商用制冷设备中，此比例也只有1/31/2。例3-1（p30）已知一台半封闭式制冷压缩机的主要参数为：汽缸直径：D=0.06m；活塞行程：S=0.05m；汽缸数：i=2；相对余隙容积：c=2.5%；制冷剂：R22、R134a；求该压缩机在低温工况下的热力性能。5、压缩机热力性能计算举例图中Psm、Pdm分别表示平均吸气压力损失和平均排气压力损失。Q0 Q0性能系数一定工况下压缩机的制冷量与所消耗功率之比，又称单位输入

33、功率制冷量。COP单位轴功率制冷量，适用于开启式压缩机EER单位电功率制冷量，又称能效比，适用于封闭式压缩机(2-23)COP Q0 Q0 Pts ePe Pts PePtselEER Pel Pts Pel(2-24)Pts 压缩机消耗的理论功率，kW；理论制冷系数。6、压缩机的排气温排气温度过高的危害降低容积效率，增加能耗；降低润滑油粘度，磨损轴承；促使制冷剂和润滑油热分解，生成对压缩机有害的游离碳、酸类和水分；导致活塞卡住及烧毁内置电动机；降低全封闭压缩机的使用寿命。度因此，必须限制压缩机的排气温度。对NH3和R22，排气温度应低于150；对R134a，排气温度应低于130。如何降低排气

34、温度（排气温度取决于压力比、吸排气阻力损失、吸气终了温度和多变压缩过程指数。）限制单级压比，对高压力比采用多级压缩中间冷却实现；运行中防止冷凝压力过高，蒸发压力过低等故障；降低吸排气阻力，以减小汽缸中实际压力比；加强对压缩机的冷却，削弱对吸入制冷剂的加热，以降低吸气终了制冷剂温度和多变压缩过程指数；对低温制冷压缩机采用直接向吸气管喷入液态制冷剂；提高封闭式压缩机内置电动机效率，减少电动机发热量；合理选用制冷剂。运行特性在规定的工作范围内运行时，压缩机的制冷量和功率随工况变化的关系。运行特性曲线（按运行特性绘制的曲线）根据使用的制冷工质，以曲线形式绘制的制冷量和功率随蒸发温度和冷凝温度的变化曲线

35、。每张运行曲线图上有两组曲线，一组为输入功率（Pel 或Pe 或Pi），一组为制冷量，距此可求得不同工况下的制冷量和输入功率。1.运行特性曲线三特.往性 复曲 式线 制和 冷运 压行 缩界 机限 的运行同一系列制冷压缩机的运行特性曲线见图 3-24，3-25，3-26制冷量随蒸发温度降低而降低，随冷凝温度升高而降低；输入功率随冷凝温度的升高而升高；输入功率随蒸发温度变化的规律较复杂。对某一冷凝压力，理论循环指示功率先随蒸发压力的降低而升高，以后随蒸发压力的降低而降低。此规律同样反映在实际循环指示功率、轴功率和电功率上,只是最大指示功率、轴功率或电功率对应的蒸发温度不同（式3-22）。运行特性曲

36、线的用途根据设计的额定蒸发温度、冷凝温度、制冷工质，机组类型，了解压缩机在设定工况下的制冷量及输入功率;计算性能系数（制冷量和输入功率之比）;计算排热量（制冷量和输入功率之和,忽略压缩机向环境的散热量，参见式2-14）;了解动态条件下的压缩机性能变化。2.运行界限定义：压缩机运行时蒸发温度和冷凝温度的界限。用途：查询压缩机的适用范围确定使用压缩机的方式其中线条:1-2、5-6受限于最低和最高蒸发温度2-3受限于最高排气温度3-4受限于最大压力差4-5受限于最高冷凝温度t0图3-27 一台开启式R22制冷压缩机的运行界限比泽尔单机双级压缩机的运行界限受单级压缩机的运行界限限制，为达到更低的蒸发温

37、度，需要用双级压缩机或复叠式压缩机与单级半封闭式制冷压缩机相比，单机双级压缩机的最低蒸发温度下降。对R22下降不显著，对R404A和R507下降明显。3.运行特性曲线的测定测定方法：实验测量通过全性能试验直接测定，测定不少于3个冷凝温度、5个蒸发温度下的制冷量、输入功率等。执行标准：GB/T 5773-2004容积式制冷压缩机性能试验方法压缩机制冷量输入功率（开启式压缩机为轴功率，封闭式压缩机为电功率）单位功率制冷量测试方法国标GB/T 5773-2004推荐了九种试验方法：A 第二制冷剂量热器法B 满液式制冷剂量热器法C 干式制冷剂法量热器法D1 吸气管路制冷剂气体流量计法D2 排气管路制冷

38、剂气体流量计法F 制冷剂液体流量计法G 水冷冷凝器量热器法J 制冷剂气体冷却法K 压缩机排气管道量热器法（所有实验均应包括两种试验方法称X法和Y法）量热器法测得某一过程制冷剂放出或吸收的热量，然后用此热量除以这一过程的焓差，来获得制冷剂的质量流量，即压缩机输气量，再乘以规定工况下的单位质量制冷量，得到压缩机制冷量。流量计法用流量计直接测得制冷剂液体或气体的质量流量，然后乘以规定工况的单位质量制冷量，得出压缩机在规定工况下的制冷量。第二制冷剂量热器法实验原理根据热平衡法，建立第二制冷剂冷凝与压缩机输送的制冷剂蒸发之间的能量平衡关系，确定压缩机在不同实验工况下的制冷量，并换算成规定工况下制冷量。即

39、利用电加热产生的热量来平衡蒸发器产生的冷量，根据量热器中的热平衡关系，求出制冷压缩机实测吸排气状态下制冷剂流量，然后再按规定工况对流量进行修正计算，得到制冷压缩机在规定工况下的制冷量。电参数：工况参数：测试参数压缩机吸气压力、吸气温度压缩机排气压力、排气温度量热器出口制冷剂气体压力、温度阀前的制冷剂液体压力、温度量热器环境温度第二制冷剂压力输入量热器的电加热功率压缩机输入功率电压、频率、功率因素、单位输入功率；吸气压力、排气压力、吸气温度、过冷温度、环境温度；量热器参数：量热器加热功率、量热器环境温度、量热器表面温度、第二制冷剂压力、第二制冷剂温度；其它参数：排气温度、压缩机表面温度。第二制冷

40、剂量热器法原理图量热器由一组直接蒸发盘管作蒸发器，它被悬置在一隔热压力容器上部，电加热器安装在容器底部并被容器中的第二制冷剂（R11或R12）浸没着。制冷剂流量由膨胀阀调节。全性能试验时，电加热器通电，第二制冷剂液体蒸发，高温蒸汽将蒸发器内的制冷剂加热蒸发。放出热量的第二制冷剂蒸汽冷凝后流入量热器底部，再一次吸收电加热器的热量，成为高温蒸汽，如此周而复始变化，使蒸发器内制冷剂不断蒸发。logPhhg2 hg1hf1hf2g1g2f1f2g1g2f1f2加热器压缩机冷凝器hg2量热器出口处制冷剂蒸气比焓，J/kg（由Pg2和tg2确定）hf2膨胀阀进口处制冷剂液体比焓，J/kg（由Pf2和tf2

41、确定）hg1在规定工况下进入压缩机的制冷剂蒸气的比焓，J/kghf1在规定工况下冷凝器出口处制冷剂液体的比焓，J/kgv1进入压缩机的制冷剂蒸气实际比容，m3/kg（由Pg1和tg1确定）vg1在规定工况下进入压缩机的制冷剂蒸气比容，m3kg量热器实验步骤1、测定量热器的漏热系数；（电加热器产生的热量并不全部供给蒸发器内的制冷剂。部分热量通过量热器壳体散发至周围空气中。因此试验前必须先测定量热器漏热系数，以便正式试验时求得漏热量。）2、调节膨胀阀使压缩机吸气压力达到规定数值，改变第二制冷剂电加热量调节吸气温度；3、调节压力控制阀达到规定的压缩机排气压力；（或通过改变冷凝器冷却水量、换热面积、冷

42、却水温度来调节。）4、记录实验数据，计算规定工况制冷量。Qa(ta ts)K1（W/K）漏热量Qa K1(ta ts)（W）（3-23）K1量热器的漏热系数，W/K；Qa标定时输入量热器的电加热量（量热器的漏热量），W；ts 标定时第二制冷剂压力对应的平均饱和温度，ta量热器周围的平均环境温度，漏热量标定（关闭量热器制冷剂进出口截止阀后进行标定。）漏热系数Q0 qma(hg1 h f 1)Qi量热器的输入热量，W，hg2量热器出口处制冷剂蒸气比焓，J/kg（由Pg2和tg2确定）hf2膨胀阀进口处制冷剂液体比焓，J/kg（由Pf2和tf2确定）规定工况制冷量hg1在规定工况下进入压缩机的制冷剂

43、蒸气的比焓，J/kghf1在规定工况下冷凝器出口处制冷剂液体的比焓，J/kgv1进入压缩机的制冷剂蒸气实际比容，m3/kg（由Pg1和tg1确定）vg1在规定工况下进入压缩机的制冷剂蒸气比容，m3kgqmaQi K1(ta ts)(hg 2 h f 2)v1vg1（规定工况是实验要求的工况，一般给出压缩机吸气压力（蒸发温度），压缩机排气压力（冷凝温度），吸气温度，过冷温度）制冷量计算制冷剂质量流量（kg/s）（W）（3-24）（3-25）一、往复式压缩机的驱动结构型式和结构曲柄连杆机构活塞组（筒形活塞、活塞销、活塞环）连杆曲轴曲柄滑块机构滑管式滑槽式斜盘式驱动机构2.3 驱动机构和机体部件、的

44、带动下，在气缸内作往复运动，在气阀部件的配合下活塞组(Piston group)活塞组是活塞、活塞销、活塞环等的总称。活塞组在连杆完成吸入、压缩和输送气体的作用。典型的筒形活塞组部件由活塞、气环、油环、活塞销、弹簧挡圈组成。连1曲柄杆机构活塞(Piston)筒形活塞分顶部、环部、裙部和活塞销座四部分。活塞上面封闭圆筒部分称顶部。顶部与气缸、气阀座构成封闭的工作容积。环部是安放气环和油环的部位。环部以下称裙部，裙部有活塞销座。活塞材料一般采用灰铸铁或铜硅铝合金。铸铁活塞因为密度大、运行时惯性大、导热性差，所以近来被铜硅铝合金所取代。铜硅铝合金不仅质量轻，导热性好，且便于硬模铸造，并具有良好的抗摩

45、性。但由于膨胀系数较大，气缸与活塞之间的间隙也应适当放大。连曲柄杆机构活塞销(Piston pin)活塞销用来连接活塞和连杆小头，它承受交变载荷，因此应有足够强度，并要求耐磨、抗疲劳和抗冲击。连杆通过活塞销带动活塞作往复运动。制造活塞销材料有20钢，20铬钢和45钢等。连曲柄杆机构活塞环气环作用是密封气缸工作容积，防止压缩气体通过气缸壁间隙泄漏到曲轴箱。制冷压缩机由于压力较低，压差较小，且转速较高，一般采用12道气环即能满足密封要求。）油环作用是刮下附着于气缸壁上多余的润滑油，并使壁面上油膜分布均匀。一般气环下面装有一道油环。材料：灰铸铁或含钼、铬、铜合金铸铁，含填充剂的聚四氟乙烯。连曲柄杆机

46、构油环压缩机运转时，气环不断地泵油，使润滑油进入气缸。活塞向下运动时，润滑油进入气环下端面和环背面的间隙中；活塞向上运动时，气环的下端面与环槽平面贴合，油被挤入上侧间隙；活塞再度向下运动时，油进入位置更高处的间隙。如此反复，润滑油被泵入气缸中。为了避免润滑油过多进入气缸，一般在气环的下部设置油环。油环有两种结构形式：斜面式油环，它的工作表面有四分之三高度是做成带有斜度1015的圆锥面。安装时，务必将圆锥置向活塞顶的一面；槽式油环结构，在它的工作表面上车有一条槽，以形成上下两个狭窄的工作面，在槽底铣有1012个均布的排油槽。在安置油环的相应活塞槽底部应钻有一定数量的泄油孔，以配合油环一起工作。油

47、环的刮油及布油作用：斜面式油环在活塞上行时起布油作用，形成油楔以利润滑和冷却，下行时将油刮下经活塞的环槽回油孔流入曲轴箱。槽式油环由于具有两个刮油工作面，与气缸壁的接触压力高，排油通畅，刮油效果好，被广泛应用于国产中小型压缩机中。图 2-1 5活塞环的结构形式(a)气 环；(b)(c)刮 油 环连杆(Connecting rod)组成：由小头衬套、连杆体、大头轴瓦、连杆螺栓、大头盖、螺母及开口销等组成；作用：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，称连杆小头，作往复运动；大头与小头之间称为连杆体，作

48、往复与摆动的复合运动；连杆大头有剖分式和整体式两种。整体式仅用于曲柄轴或偏心轴结构的压缩机中，为小型封闭式压缩机广泛采用。剖分式连杆大头又分直削式和斜削式两种。连杆大头孔内一般都装有轴瓦。连曲柄杆机构连曲柄杆机构图 2-22曲拐轴1、主轴颈（连接油泵端）；2、平衡块 3、曲柄 4、曲柄销；5、油孔 6、轴颈（连接轴封处）曲轴(Crankshaft)曲柄轴（由主轴颈、曲柄和曲柄销三部分组成，用于功率很小的制冷压缩机；）偏心轴（多用于小型全封闭或半封闭式压缩机中，可用球墨铸铁铸造；）由主轴颈、曲柄、曲柄销即连杆轴颈 分组成。轴颈较长端称功率输曲拐轴（，通过联轴器或皮带轮与电动机连接；另三部一端称自

49、由端，用来带动油泵。滑2曲、柄块机构滑管式（P46、P47，图3-56 3-59）无连杆，曲轴为曲柄轴；结构简单、紧凑，常用于小型全封闭制冷压缩机；活塞与滑管固结成整体（滑管式活塞），滑块将曲轴旋转运动转化为活塞往复运动。滑槽式（图3-60）无连杆，止转框架相当于滑管，但其上的滑槽及滑块表面均为平面；止转框架与活塞刚性地联结在一起，限制滑块只能作垂直和水平方向运动而不能转动，曲轴旋转使活塞往复运动，完成压缩机工作循环。图 2-11 滑管式驱动机构剖示图缸装配图曲柄滑块机构滑管、滑块和曲轴、汽1、滑管 2、滑块3、曲轴 4、活塞 5、汽缸体（在一些医用及家用制冷设备如冰箱中，为进一步简化压缩机结

50、构，采用滑管、滑块式机构代替连杆组件。中空的筒形活塞4与滑管1焊接成相互垂直的T字形整体。滑块2是一圆柱体，可在滑管内滑行。其腰部中心开有圆孔，曲轴上的曲柄销穿过滑管管壁垂直插入这个圆孔，形成一副轴承。当曲轴旋转时，滑块一面绕曲轴中心旋转，一面在滑管内前后往复滑行，带动整个滑管活塞在气缸内作往复运动，以完成压缩气体的作用。其它结构与一般活塞式结构类似。）滑曲柄块机构图 2-12滑管式全封闭压缩机剖面图斜3、盘式驱动机构工作原理依靠活塞在气缸内作往复运动，改变气缸工作容积，提高气体压力；工作过程由吸气、压缩、排气、膨胀四个过程组成；活塞运动由固定在主轴上的斜盘驱动，活塞运动方向不与主轴中心线垂直