第二章__制冷压缩机

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。经推导和分析可 知，可用下式表示：
3）温度系数 λ
T
它反映在吸气过程中，因气体的预热对输气量的影响。 吸入气体与壁面的热交换是一个复杂的过程，与制冷剂的种类、压 缩比、气缸尺寸、压缩机转速、气缸冷却情况等因素有关。λ T 的数 值通常用经验公式计算。对于开启式压缩机为 对于封闭式制冷压缩机为
压缩机的指示效率也可由图查取。
2、轴功率、摩擦功率与机械效率
由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率，用Pe表示。轴功率的一部分直接 用于压缩气体，称为指示功率，用Pi表示；另一部分用于克服曲柄连杆机构等 的摩擦阻力，称为摩擦功率，用Pm表示。两者之比值称为机械效率，用η m表 示。即 制冷压缩机的机械效率一般在0.75~0.9之间。 图示出机械效率η m与压缩比ε 之间的关系曲线。由图可见，η m随ε 的 增加而下降。这是因为ε 增大，指示功率减少而摩擦功率几乎保持不变，从 而导致η m下降的缘故。
（2）轴功率、摩擦功率和机械效率 由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率Pe
一部分直接用于压缩气体 称为指示功率用Pi表示
另一部分用于克服曲柄连杆机构等的摩 擦阻力，称为摩擦功率，用Pm表示
两者之比值称为机械效率，用ηm表示
Pi Pi m Pe Pi Pm
①选用合适的气缸间隙，适当减少活塞环数
◎活塞式单机双级制冷压缩机
压缩机型号的表示方法：
三、
1、基本结构
活塞式压缩机的工作原理及性能
一、活塞式制冷压缩机的工作过程
2、工作过程
[1]．上止点：活塞在汽缸中作反复运动时，最上端的位置。 [2]．下止点：活塞在汽缸中作反复运动时，最下端的位置。
[3]．活塞行程：上止点与下止点之间的距离，通常用S表示。




5、按气体压缩的级数分类 分为单级压缩和多级(一般为两级)压缩制冷压缩机。 6、按制冷量的大小分类 分为大型（550KW以上）、中型和小型（25KW以 下）三种。 7、按压缩机工作的蒸发温度范围分类 高温（-10—+10）中温（-20—-10）低温（-45— -20） 8、按压缩机的转速分类 低速（300r/min以下）、中速、高速 （1000r/min以上） 9、按压缩机容积流量分类 微型（小于1m3/min）、小型（1-10m3/min)中型、 大型（100m3/min以上）
A．活塞式制冷压缩机的理想工作过程。 在p-V图上是由三个过程组成，即：
吸气过程
压缩过程 排气过程 在压缩机的理想工作过程中，排气过程 的结束与吸气过程的开始是同步进行的。 在p-V图上形成由4-1-2-3-4组成的封闭的环 线，称之为压缩机的理想工作循环。
单级活塞式压缩机的理论循环 a)理论工作过程 b) 气缸、活塞结构原理

（2）排气温度的计算公式：压缩机的排 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的排气温度（K）； T1压缩机吸气终了温度（K）； 压力比，，pk为冷凝压力，p0为蒸发压力； 0 吸、排气相对压力损失 n多变压缩过程指数，近似取制冷剂的等熵指数

（3）降低排气温度的主要措施





1）设计时首先要限制压缩机单级的压力比，高压力比应采用 多级压缩中间冷却的办法来实现。在运行中要防止冷凝压力 过高，蒸发压力过低等故障。降低吸排气阻力实际上也起到 了减小气缸中实际压力比的作用。 2）加强对压缩机的冷却，削弱对吸入制冷剂的加热，以降低 吸气终了制冷剂的温度和多变压缩过程指数是降低排气温度 的有效途径，如：缩小排气腔与吸气腔之间的分割面；气缸 盖上设置冷却水套；吸气管外包以隔热层等。 3）在封闭式压缩机中，提高内置电动机的效率，减少电动机 的发热量对降低排气温度具有重要作用。 4）在低温制冷压缩机中，为了降低排气湿度，还可采用直接 向排气管喷入液态制冷剂的方法。 5）在同样的蒸发温度和冷凝温度时，不同的制冷剂有不同的 排气温度，例如R134a的排气温度低于R22的排气温度，因 而合理地选用制冷剂是控制排气温度的重要方法。
第二章 制 冷 压 缩 机
第一节 活塞式制冷压缩机
一、压缩机分类
1、按压缩机工作原理分类 容积式压缩机、动力式压缩机
容积式: 通过工作容积的变化来完成气体的压缩和输送过
程。容积型又可分为往复式（往复活塞式）和回转式
两种。往复式压缩机的活塞在气缸中作来回往复运行； 回转式压缩机的转子在气缸内作旋转运行，主要有螺
开启式压缩机曲轴输入端伸出机壳以外(此处必须 安装轴封)，通过传动装置与电动机相连。
半闭式压缩机
电动机和压缩 机装在同一组 合的机体内， 共用一根轴， 勿需轴封。各 端盖用垫片和 螺栓相连防漏。 （中、小型机）
半封闭式压缩机实物图片
闭式压缩机
压缩机和电动机组装在 一个密闭的薄壁机壳内， 共用一根轴。机壳由两 部分焊接而成。取消轴 封。露在机壳外的只焊 有吸排气管、其他(如 喷液管)必要管道和电 源线。（小型、微型机）
杆式。
动力式: 利用气体在高速转动的叶轮中提高速度，再将气
体的动能转化为压力能，从而完成气体的压缩和输送
过程。目前常用的是离心式。
离心压缩机


2、按使用的工质分类 分为氨压缩机、氟利昂压缩机、异丁烷 压缩机等。 3、按气缸布置方式分类 分为卧式、直立式和角度式三种类型。 4、按压缩机的密封方式分类 分为开启式和封闭式两大类。
4）泄漏系数
它反映压缩机工作过程中由于泄漏而引起的对输气量的影响。 1)当转速大于720r/min，c = 3%~ 4%时 2)对双级压缩机的低压级
二、压缩机的功率和效率 1、指示功率与指示效率
单位时间内所消耗的指示功，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Wts，与实际循环中所消耗的功Wi的比值，称为压缩机的指 示效率，用η i表示。


压缩机的排气温度
（1）排气温度过高的危害性：




1）排气温度过高，将使输气系数降低和轴功率增加；润滑油粘度 降低，使轴承和气缸、活塞环产生异常磨损，甚至会引起烧毁轴瓦 和气缸拉毛的事故。 2）过高的压缩机排气温度促使制冷剂和润滑油在金属的催化下出 现热分解，生成对压缩机有害的游离碳、酸类和水分。酸类物质会 腐蚀制冷系统的各组成部分和电气绝缘材料。水分会堵住毛细管。 积炭沉聚在排气阀上，既破坏了其密封性，又增加了流动阻力。积 碳使活塞环卡死在环槽里，失去密封作用。剥落下来的碳渣若被带 出压缩机，会堵塞毛细管、干燥器等。 3）压缩机的过热甚至会导致活塞的过分膨胀而卡死在气缸内，以 及封闭式压缩机内置电动机的烧毁。 4）排气温度过高也会影响压缩机的寿命，因为化学反应速度随温 度的升高而加剧。一般认为，电气绝缘材料的温度上升10℃，其寿 命要减少一半。这一点对全封闭式压缩机显得特别重要。
3.活塞式制冷压缩机的实际工作过程
压缩机的实际工作过程与理想工作过程存在着很大的差异。主要原因是： 压缩机存在余隙容积；吸气与排气时有压力损失；制冷剂与机件之间不可避 免地存在热交换和摩擦损失以及气缸的泄漏损失等。
压缩机的实际工作循环是由膨胀、吸气、压缩、排气四个工作过程组成的。
图中的3-4表示膨胀过程，4-1表示吸气过程，1-2表示压缩过程，23表示排气过程。故同图3-6相比，实际循环多一个膨胀过程。 与理想工作过程相比，压缩机实际工作过程的输气量减少，耗功量增大。
开启式: 压缩机与其驱动电机分成两体，中间用联
轴器或皮带相连接。
半封闭式: 压缩机的机壳与电机外壳铸成一体，构 成一个密封的机身, 但内部分隔开。其特点是，结构紧
凑、体积小、重量轻、工艺先进、密封性较开启式好。
全封闭式: 压缩机及其驱动电机共用一个主轴，两 者组装在一个焊接成型的密闭壳体中，形成封闭结构。 壳体通常用焊接的方法封接，密封外壳上只留几根小直 径的短管接头和电源线座。
活塞式制冷压缩机
活塞式制冷压缩机示意图
1.活塞式制冷压缩机的基本结构和工作原理 结构：机体、曲轴、连杆组件、活塞组件、气 缸及吸排气阀 原理：压缩过程；排气过程；膨胀过程；吸气 过程。
活塞式制冷压缩机示意图
二、 活塞式压缩机的热力性能
1.压缩机的输气量
压缩机的输气量是指在单位时间内，由吸气 腔往排气腔输送的气体质量，单位是m3/s 或m3/h
应注意到：对于半封闭和全封闭压缩机， 性能曲线一般是反映蒸发温度与同轴电动机 输入电功率之间的关系，这样能比较直观地 反映总耗电量，对用户有较实用的参考价值。
2、压缩机的功率和效率
（1）、指示功率与指示效率
指示功Wi：直接用于完成气缸中工作循环所消耗的功
指示功率pi：单位时间内所消耗的指示功。
[4]．工作容积：上止点与下止点之间气缸工作室的容积，以Vp表示
[5]．余隙容积：活塞位于上止点时，活塞顶面与汽缸端面之间的容积，汽 阀通道（与汽缸一直相通的）及第一道活塞环以上的环形容积的总和,以Vc 表示。
[6]．相对余隙容积：余隙容积与汽缸工作容积之比，以C表示，
上止点
下止点
压缩机的工作过程通过它的工作循环来 说明的。所谓工作循环是指活塞在气缸内 往复运动一次(相当于曲轴旋转一周)，缸内 气体经过一系列状态变化重现原始状态所 经过的全部历程。
四、压缩机的运行特性曲线和工况 1、运行特性曲线 压缩机的运行特性是指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。如图是47FG(4FV7K)型压缩机的性能曲线。 由性能曲线可见：当蒸发温度一定时，随 着冷凝温度的上升，制冷量减少，而轴功率 增大；当冷凝温度一定时，随着蒸发温度的 下降，制冷量减少。通过性能曲线，可以较 方便地求出制冷压缩机在不同工况下的性能 系数COPe，它的数值也是随冷凝温度和蒸发 温度而变化的。COPe值是说明制冷压缩机性 能的一个不可缺少的主要经济指标。在相同 工况下，COPe值越大说明压缩机性能越好。