314制冷(1)综述

进排气管（12、8）等部件 曲轴箱(crankcase)：机架作用，固定各个部件；
容纳润滑油


气缸体：其上镗有气缸孔，安装气缸套组件
2、气缸套及吸、排气阀 组合件 工作原理：靠压差启闭
3、活塞及曲轴连杆机构

传动机构：传递动力，对气体作功 组成：曲轴、连杆及活塞

曲轴：传递电机驱动力矩，承受各气缸的阻

5、能量调节装置

(capacity control device)
卸载方法：间歇工作(on-off control)
能量调节装置
能量调节装置组成(cylinder unloading)
顶杆启阀机构：顶开吸气阀
油缸推杆机构：使气缸套外的转动环旋转
油分配阀：向油缸推杆机构分配润滑油
6、润滑系统(Lubrication System)
80 70
wth(kJ/kg)
Pe(kW)
压缩机性能指标
60 50 40 30 20 10 0 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30
pk/p0
蒸发温度(℃) 图 3-20 活塞式活塞制冷压缩机理论耗功量和轴功率 （R22，理论输气量 100 L/s，相对余隙容积 C=0.045， 冷凝温度 40℃，再冷度 0℃，过热度 0℃）
开启式：通过联轴器或皮带轮连接
封闭式：压缩机与电动机密封在同一个壳体里 半封闭式：气缸盖制成可拆卸的 全封闭式：壳体接缝处焊死
按密封方式：
开启式
半封闭式
封闭式
按气缸布置方式分类：
三、型号表示
GB/T 10079-2001
压缩机型号表示 812.5A110G - 8缸，缸径12.5 cm，氨，长行程，高Pc。
3.2 活塞式制冷压缩机的结构
812.5A100G型制冷压缩机 1. 机体 2. 气缸套及吸、排气阀组合件 3. 传动机构 4. 轴封 5. 能量调节机构 6. 润滑系统
活塞式制冷机组
1、机体

机体：压缩机机身 作用：用来安装和支承其它零部件及容纳润
滑油

组成：曲轴箱（1）、气缸体、气缸盖（11）及
1 m P2 v 0.94 0.085 1 P 1
1.0 0.9 0.8
多变指数 m ： 氨1.28；氟利昂1.18
λv ηv
λv、ηv
0.7 0.6 0.5 0.4 1 2 3 4 5 6
7
8
9
10
压缩比 pk/p0
图 3-15 高速活塞式制冷压缩机余隙系数和容积效率 （R22，相对余隙容积C=0.045）

4
D2 L
m3

理论输气量 Vh
Vg nz 60


240
D Lnz
m3/s
2
p
3
2
4
1
0 a Vg
Vg b
V
理 想 工 作 过 程
活塞 L
活 塞 式 制 冷 压 缩 机 的
p2 D p1
图 3-11 活塞式制冷压缩机的理想工作过程
二. 活塞式制冷压缩机的容积效率

压缩机的实际输气量（排出压缩机的气体折算
Δp2
p 3΄ 3 2΄ 2
p2
ΔV1
V2
ΔV2
p1
0
4
V1
1˝
1
1΄ V
Vc
Vg
图 3-13 活塞式制冷压缩机实际工作过程
Δp1
P 2’ 3’
实际工作过程
2
△P2
3
P2 0
△ V1 4
V2
△ V2 1 1’’ △P1
P1
V1
1’
V
Vc
Vg
节流系数λ
p
V2 V2 p 1 V1 V1
作用： 1）减少磨损及摩擦耗功 2）密封 3）带走摩擦热 4）向能量调节机构供油

图 3-6 油压启阀式卸载装置 (a) 顶杆启阀机构；(b) 油压推杆机构 1-油缸；2-活塞；3-弹簧；4-推杆；5-凸缘； 6-转动环；7-缺口；8-斜面切口； 9-顶杆；10-顶杆弹簧；11-油管
至斜载机构
回油阀

2、速度型：
压力提高是靠气体的速度转化而来

离心式
（离心式风机、离心式水泵）
离心式制冷压缩机
制冷压缩机的分类
3.1 活塞式压缩机


最早应用，设备技术成熟
在空调制冷领域中应用广泛 构成较复杂，往复运动引起振动 最大制冷量一般小于200 kW
工作原理：
气缸、气阀和在气缸中作
往复运动的活塞所构成的

压缩机工作过程中，存在部分蒸气从高压
侧向低压侧的泄漏，造成实际输气量减少。

λl与压缩机的结构、加工质量、零部件磨
损程度、压缩机的运行工况等因素有关。
T
e 3
d 2
实际工作过程 容积效率
pk f p0 tk 4 c
v vpt l
1 t0
b a
s
图 3-14 活塞式制冷压缩机实际工作 过程在 T-s 图上的表示
成进气状态的实际体积流量）与理论输气量的
比值称为压缩机的容积效率，用ηv 表示
Vr v Vh
v vpt l
V1 余隙系数： v V g

V1与气缸工作容积Vg的比值称为余隙系数
p v 1 C 2 1 p1
第3章 制冷压缩机
Refrigerating compressor

基本要求
1、熟悉制冷压缩机的基本组成、工作原理、
运行特性、适用场合
2、掌握制冷压缩机冷量、功率和能耗指标
的计算方法，以及影响这些性能参数的因素。
制冷压缩机的分类
制冷压缩机是制冷循环的心脏部件。


按气体压力提高的原理来分
容积型：通过改变容积使单位容积内气 体分子数增多-----压力升高 速度型：动能-----压力能
二、分类：
GB10871－89，GB10874－89
3、按气缸数及其排列型式

气缸数：单缸：一个
多缸：两个或两个以上

气缸排列型式：卧式：气缸轴线水平
直立式：气缸轴线垂直地面
角度式：气缸轴线间成一定角度
二、分类：
GB10871－89，GB10874－89
4、按压缩机与电动机的组合型式



压缩机的轴功率Pe ；电动机输出功率Pout
Pe Pi Pm Pth
i m
Pe
vVh h2 h1 Mr i m v1 i m
wth
vVh h2 h1 Pout (1.1 ~ 1.15) (1.1 ~ 1.15) d v1 i m d
工作容积不断变化来完成。 如果不考虑活塞式压缩机
实际工作中的容积损失和
能量损失（即理想工作过 程），则活塞式压缩机曲 轴每旋转一周所完成的工 作，可分为吸气、压缩和 压缩过程、排气过程。
3.1 活塞式制冷压缩机

一. 工作原理
组成
1.气缸体，2.曲轴，
3.曲轴箱，4.连杆， 5.活塞，6.排气管， 7.排气腔，8.排气阀 9.吸气阀
至斜载机构
来 自 轴 封
回 曲 轴 箱
→
轴封 滤油器
油 泵
→
图 3-7 润滑油系统示意图
→
3.3 活塞式制冷压缩机的工作过程
及计算
一、理论输气量
二、容积效率
上下止点
余隙容积
行程
一、活塞式制冷压缩机的理想工作过
程和理论输气量
p
3 2

p2
4 1
理想工作过程的4点假设
p1
1、没有余隙
V
0 a Vg

压力提高是靠气体的速度能转化而来
制冷压缩机的分类

1、容积型：单位容积内分子数增多
动来压缩气缸内的气体。
1）活塞式（往复式）：利用气缸中活塞的往复运 2）回转式：气缸内有一个或两个转子，转子旋转
引起气缸内容积的变化，实现气体吸入、压缩 和排出。 有螺杆式、滚动转子式和涡旋式等。
制冷压缩机的分类
数字 数字 字母 字母 字母
冷凝压力：高D 行程(mm) 制冷剂 F或A 气缸直径c m 气缸数目
活塞式制冷压缩机组的型号
字母
数字字母 等
数字
字母
使用温度范围 G、Z、D 配用电机功率（kW）
压缩机型号 压缩机类别，全封Q，半封B， 开启不表示 B47F55－13Z：4缸、S型或V型排列，缸径70mm，行程55mm， 配用电机功率13kW，中温用低冷凝压力的半封闭式氟利昂压缩机组
3.4 活塞式制冷压缩机的工作特性

制冷量：Φ 0
kw
如果制冷剂单位容积制冷能力为qv kJ/m3，
则活塞式制冷压缩机的制冷量为
qo o Vr qv vVh qv vVh v1
影响制冷量的主要因素
lgp
3΄ 3 4΄ Tk΄ Tk T0 q0΄ q0 1 wc΄ wc 2
lgp
制冷量
轴功率 35℃ -5 40℃ 0 5
0.1
0.5
1
5
10
50 100
轴功率(kW)
蒸发温度(℃)
3.4 制冷压缩机的工作特性
0 f (t 0 , t k )
0
Pe f Pe (t 0 , t k )
k 0 Pe f (t0 , tk )
k
COP 0 Pe fc (t0 , tk )
2΄ 3 Tk 2 2΄ 1 1΄ wc wc΄
4
4 4΄
T0 T0΄ q0 q0΄
h
图 3-16 冷凝温度的影响 图 3-17 蒸发温度的影响
h
3.4 活塞式制冷压缩机的工作特性

压缩机的耗功率Pe
kW kW kW
Pe Pi Pm
wth
vVh h2 h1 Pi M r wi M r i v1 i
指示功率Pi ；摩擦功率Pm
ηi (%)
100 90 90 80 70 60 50 １ 60 １ 低中速 80 高速 高速
ηm (%)
低中速
70
3
5
7
9
11
3
5
7
9
11
压缩比pk/p0 图 3-18 活塞式制冷压缩机的指示效率 图 3-19
压缩比pk/p0 活塞式制冷压缩机的摩擦功率
压缩机配用电动机的输出功率
10.吸气腔
11.吸气管
3.1 活塞式制冷压缩机
二、分类
1、按制冷量大小：

小型：Q0≤60kW


中型：60kW<Q0 ≤ 200kW
（大型： Q0 >200kW） 单级压缩：PePc 一次压缩，空调制冷用单级
2、按气体压缩的级数：

多级压缩： PePc 多次压缩， Pe /Pc大的系统
Vg b
2、吸排气阀无压力损失
3、制冷剂和气缸壁无热量交换 4、无漏气损失
D
活塞 L
图 3-11 活塞式制冷压缩机的理想工作过程
气缸工作容积：Vg=D2L/4
一、活塞式制冷压缩机的理想工作过 程和理论输气量

在理想工作过程中，曲轴每旋转一圈，一个气缸 吸入的低压气体体积Vg称为气缸的工作容积

Vg
力负荷；轴身油道兼供输油

连杆：将曲轴输出的能量传递给活塞，使活
塞压缩气体

活塞：与气缸组成可变封闭工作容积，气体
在其中受到压缩
4、轴封(mechanical seal)

密封曲轴穿出曲轴箱处间隙，防止泄漏
端面摩擦式轴封：摩擦环式和波纹管式

摩擦环式轴封：固定环、活动环、弹簧和两
个橡皮圈 波纹管式：曲轴直径<35 mm，小型开启式
Vg Vc p1 1 C p1 p 1 1 V1 p1 v p1
预热系数： λ


t
λt 等于状态 a 与状态 b 的气体比容之比
开启式活塞制冷压缩机

封闭式活塞制冷压缩机
To t Tk
T1 t aTk bt s.h
气密系数λl

气密系数λl 一般约为0.95～0.98
1 m
相对余隙容积C=Vc/Vg，f (t0)；压力比P2/P1；
多变指数m：氟利昂机1~1.05，氨机1.1~1.15
p
3
2
余隙系数：
V1 v VgBiblioteka p241p1
ΔV1
V1 Vg
V
Vc a δ
b L
图 3-12 余隙容积的影响
V2 V2 节流系数： p V 1 V 1 1
配用电动机输出功率Pout

Pout kW
Pe
vVh h2 h1 Pout (1.1 ~ 1.15) (1.1 ~ 1.15) d v1 i m d
3.4 活塞式制冷压缩机的工作特性


压缩机的性能系数COP 对开启式制冷压缩机
COP

0
Pe

0
Pth
i m thi m
对封闭式制冷压缩机
0 0 COP i m de thi m de Pin Pe ( de ) Pth
0
3.4 活塞式制冷压缩机的工作特性
300
ηe(%)
制冷量、轴功率(kW)
100 80 60 40 20 0 单相 三相
250 200 150 100 50 0 -25 冷凝温度30℃ -20 -15 -10 冷凝温度30℃ 35℃ 40℃
3.4 活塞式制冷压缩机的工作特性

压缩机的名义工况
蒸发温度，吸气温度，冷凝温度，
再冷温度，压缩机工作的环境温度。

名义工况的用途
标定压缩机的容量，比较压缩机的性能
制冷压缩机各种标准中的名义工况 类型 吸气饱和 (蒸发)温 度（℃） 7.2 7.2 高温 5 5 7.2 7.2 7.2 -6.7 -6.7 -10 -10 -15 -31.7 -35 -31.7 -23.3 -1.0c) 吸气 温度 （℃） 18.3 18.3 20b) 20 18.3 35 18.3 18.3 4.4 / / -10 18.3 / 4.4 32.2 9