制冷压缩机结构和工作原理介绍

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，再排入冷凝器中(提高压力是为了使制冷剂蒸气容易在常温下放出热量而冷凝成液体)。在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，制冷剂液体又从冷凝器底部排出。如此周而复始，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。

目前各类压缩机的大致应用范围及制冷量大小：

制冷压缩机的种类与分类

制冷压缩机按其工作原理可以分为: 容积型和速度型

1.压缩机的种类

（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)和回转式

（2）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，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制冷压缩机。

这种压缩机工作时，气体在高速旋转的叶轮推动下，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。

压缩机种类图：

2 .压缩机的分类

(1) 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 )℃

(2) 按制冷量的大小分类：

大型≥550kW

中型（25~550）kW

小型≤25kW

( 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

活塞式制冷压缩机

1.机体：它是压缩机的机身，用来安装和支承其他零部件以及容纳润滑油。

2.传动机构：压缩机借助该机构传递动作，对气体作功，它包括曲轴、连杆、活塞等。

3.配气机构：它是保证压缩机实现吸气、压缩、排气过程的配气部件，它包括吸、排气阀片，阀板和气阀弹簧等。

4.润滑油系统：它是对压缩机各传动摩擦偶合件进行润滑的输油系统，它包括油泵、油过滤器和油压调节部件等。

5.卸载装置：它是对压缩机气缸进行卸裁、调节冷量、便于启动的传动机构，它包括卸载油缸、油括塞、推杆和顶针、转环等零件。

6.轴封装置：在开启式压缩机中，轴封装置用来密封曲轴穿出机体处的间隙，防止泄漏，它包括托板、弹簧、橡胶圈和石墨环等。

↓开启式制冷压缩机↓

↓半封闭式制冷压缩机↓

↓全封闭式制冷压缩机↓

回转式制冷压缩机

回转式压缩机发展很快，特别在高效化、小型化、轻量化方面。常用的回转式压缩机有螺杆式、滚动活塞式（滚动转子式）、滑片式和涡旋式四种。

螺杆式制冷压缩机

螺杆式制冷压缩机与活塞式制冷压缩机、离心式制冷压缩机相比是较晚的一种机型。螺杆式制冷压缩机的结构特点，确定了它的许多优点，如：

1.零件数仅为活塞式的1／10，压缩机运行可靠、安全、振幅小；

2.适应性强，在高、低温制冷范围内以及热泵应用中均有良好性能；

3.结构紧凑、能适用于大压比的工况；

4.对湿压缩不敏感；

5.有良好的输气量调节特性；

6.维护方便等特点，是制冷和空调工程的理想主机。

↓螺杆式制冷压缩机的结构↓

↓螺杆式制冷压缩机工作原理↓

滚动活塞式（滚动转子式、刮片式）制冷压缩机

转子式压缩机虽然出现较早，但由于材质和加工精度的限制，长期来在制冷领域一直未被采用。随着科学技术的发展，原有的难题已经或者逐步得到了解决，偏心滚动转子式制冷压缩机在1kW左右以下的小型窗式空调器和食品冷藏箱中已开始广泛使用，在该冷量范围内所显示的优点足以取代活塞式制冷压缩机。

↓滚动活塞式制冷压缩机的结构↓

↓滚动活塞式制冷压缩机的工作原理↓

涡旋式制冷压缩机

目前，涡旋式制冷压缩机的使用功率大约在1～15kW之间。与活塞式制冷压缩机相比较，它的体积可缩小40％，重量减轻15％，结构简单（仅需5个零件），运行平稳、可靠，噪声可降低2～3dB（A），具有较高的EER值。

↓涡旋式制冷压缩机的结构↓

↓涡旋式制冷压缩机的结构↓

离心式制冷压缩机

离心式制冷压缩机的发展已有几十年历史，20世纪30年代卤代烃制冷剂的出现以及后来冶金工业和其他科学技术的发展，为离心式制冷压缩机的制造和应用奠定了良好基础。目前，单机冷量在1200kW以上的制冷压缩机，几乎全部采用离心式。

↓离心式制冷压缩机的构造↓

↓一级离心式压缩机↓

↓多级离心式压缩机↓

总结

所有制冷压缩机，根据其结构特点和工作原理，均有其最佳冷量使用范围，因此，当使用的冷量和条件不同时，应选用不同形式的压缩机，以获得最佳运行效果。

上海优钧机械设备科技有限公司

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2020.04.30