第三章 制冷压缩机

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活塞、气缸间隙 气阀关闭不严或关闭滞后 气体从高压部分 向低压部分泄漏
影响v因素:
压缩机结构,制冷剂,吸气压力, 排气压力,吸、排气阀阻力… 机器和工质确定后,主要影响因素:
P2 P1
l
蒸发压力/蒸发温度 冷凝压力/冷凝温度
Pk P0
v
经 验 公 式
1 p2 m V 0.94 0.085 ( ) 1 p1
Vr V Vh
V P t l
p
p2
3 4
DV1
Vc
2
影响因素: 余隙系数 余隙容积 吸排气阀阻力 节流系数 预热系数 吸气预热
p1
1
V1 V
Vg
内部渗漏
气密系数
余 隙 容 积
1、余隙系数 v
p 2 Vc DV1 p1 Vc
m
p
p2
密封线较长, 密封性能较差
开启式
全封闭式
卧式:多用于冰箱 立式:多用于空调器
二、涡旋式制冷压缩机
工作原理
通过动涡盘绕静涡盘中 心作公转(动涡盘不自传) 来改变工作容积,实现气体 的吸入、压缩和排出。
工作 静涡盘、动涡盘和机 容积 体构成
涡旋式制冷压缩 机的工作过程
外侧 图a 中部 内侧
吸气完成 排气
p
3
2
理 想 4 1 2 工 Vg D L 气缸工作容积: 4 作 L 理论输气量( 活塞排量): 过 程 理想过程中,压缩 Vg nz 2 V D Lnz 机单位时间吸入的 h 60 240 低压气体体积
Vh与制冷剂种类和压缩机运行工况无关
V
容积效率(输气系数):实际输气量与理论输气量之比
h2' h1 wi 1670 312.5 1982 .5 kJ/kg
单位质量冷凝负荷:
qk h2' h3 1982 .5 550 1432 .5 kJ/kg
3)制冷剂流量:
qm Q0 / q0 200/ 1120 0.1786 kg/s
指示功率: Pi qm wi 0.1786 312.5 55.wenku.baidu.com kW 指示制冷系数: q0 / wi 1120/ 312.5 3.58 逆卡诺循环制冷系数:
第三章 制冷压缩机
3-1 活塞式制冷压缩机的性能
3-2 活塞式制冷压缩机的构造
3-3 回转式制冷压缩机
1、滚动转子式制冷压缩机
2、涡旋式制冷压缩机 3、螺杆式制冷压缩机 3-4 离心式制冷压缩机
概述
1、制冷压缩机的作用 2、制冷压缩机的分类
按 容积型:利用工作容积变化吸入和压缩工质 往复活塞式 工 作 回转式 原 工质动能 工质压力能 理 速度型:机械能 离心式
4、活塞式压缩机的理论排气量和什么因素有关?
5、容积效率是哪四个系数的乘积?分别表示什么因 素对容积效率的影响? 6、何为往复式活塞制冷压缩机的理论功率、指示功 率、摩擦功率、轴功率?它们之间有何关系?何为指 示效率、机械效率、轴效率?
§3-3 回转式制冷压缩机
容积型
往复活塞式:通过活塞的往复运动改变工作容积 回转式:通过回转体的旋转运动改变工作容积 滚动转子式 (滚动活塞式) 螺杆式 涡旋式
二、开启式活塞制冷压缩机的构造
1、机体 2、活塞及曲轴连杆机构 3、气缸套及进排气阀组 4、能量调节装置 5、润滑系统
以8AS-12.5型开启式活塞制冷压缩机为例
8 氨 气缸 扇形 缸 布置 气缸直径 为125mm
1、机体
气缸体
曲轴箱
8AS-12.5型活塞式制冷压缩机的总体结构
2、活塞及曲轴连杆机构 活塞
制冷和空调用压缩机的分类及结构示意图
§3-1 活塞式制冷压缩机的构造
一、活塞式制冷压缩机的分类
按 气 缸 布 置 方 式
卧式 直立式 角度式
卧式
直立式
角度式V型
角度式W型
角度式Y型
角度式S型
根据构造:
开启式 半封闭式 封闭式 全封闭式
原动机和压 缩机分开设 置。 需设轴封装 置,以防制 冷剂泄漏和 空气渗入。
2'
2
Q0 COP
4 4'
Pe
h
2.蒸发温度的影响
蒸发温度降低,则
Q0 Vh q0 / v1 Pe =Vh w0/v1
p
q0 v1 w0 v1
q0 Q0
w0
COP
3 4 4' 1 1'
2 2'
Pe

h
有极值
k 1 k
pk w0 k p0 v1 k 1 p 0
吸气阀阻力 排气阀阻力 吸气过程压力 排气过程压力
△P1
P1
p
3、预热系数 t
吸气过程, 气缸壁
热量
P2 气体
P1
t
t = f(p1、p2、压缩机结构、制冷剂…)
经 开启式:λ =T /T t 0 k 验 T0 公 全封闭式: t aTK b 式
4 气密系数l =f(压缩比,气阀性能,制造精度…)
p
pk 3 2
p0
4
f ( tk , to) 或 f ( p k , p o)
1
h
2、活塞式制冷压缩机的耗功率
理论功率 Pth — 可逆绝热压缩过程的耗功率
指示功率 Pi - 压缩工质实际消耗的功率
Pi > Pth
理论功率Pth 理论功率 P 指示功率Pi= th 指示效率i = 指示功率Pi 指示效率i 图表或经验公式 压缩比增大, 指示效率降低
图b 吸气 压缩 排气 图c 吸气 压缩 排气 图d 吸气 压缩结束 排气结束 无余隙容积 吸气有害过热度小 无吸气阀,压损小 泄漏小
曲轴矩变化小 吸、排气压力脉动小 运动速度低,摩擦损失小
涡旋式制冷压缩机特点 容积效率高
可达0.95以上
无余隙容积 吸气有害过热度小 吸排气压损小 泄漏小
压缩机总效率高 振动小、噪声低 结构简单、可靠性高
无进排气阀组,流阻小; 运动速度低,摩擦损失小
曲轴矩变化小; 吸、排气压力脉动小 零件数目与滚动转 子及往复式之比为 1:3:7,体积比往复 式小40%,质量轻 15%;易损件少
加工和装配精度要求高
性能系数: COP=Q0 /Pe
以理论循环为例,分析t0和tk对压缩机性能的影响。 v=1,i=m=1
Q0 制冷量:
VVh qv Vh q0 / v1
i m = V h
1.冷凝温度的影响
冷凝温度升高,则
轴功率: Pe =
Pth
w 0/ v 1
p
3'
3 1
q0 v1 = w0 v1 =
5、润滑系统
至卸载机构 至卸载机构
作用:
减少摩擦
带走摩擦热量
向能量调节装置供油
活塞式制冷压缩机 润滑系统示例
二、封闭式活塞制冷压缩机
半封闭式 活塞制冷压缩机
全封闭式 活塞制冷压缩机
§3-2 活塞式制冷压缩机的性能
一、工作过程
4 1 2 1: 2: 3: 吸气过程 压缩过程 排气过程
开启式
半封闭式:压缩机与
电机共机体和主轴。无 需轴封装置。机体可拆 卸。电动机与制冷剂和 润滑油相接触。
全封闭式:
压缩机与电动机共机体和 主轴,封装在机壳中。无需轴 封装置。不易拆卸。电动机与 制冷剂和润滑油相接触。
主要用于大批量生产的小制冷量压缩机。
优点:密封性好、噪声小、体积小。
缺点:不易维修(设计寿命 10-15年)
p1
3 4
DV1
Vc
2 1
V1 Vg V
p V1 Vg DV1 2 1 C v p 1 Vg Vg 1
m
相对余隙容积 C Vc / Vg 压缩比 相对余隙容积 余隙系数
v = f(压缩比、制冷剂、压缩机结构…)
2、节流系数 p
位置


Ⅲ 吸气
Ⅳ 吸气
Ⅳ 吸气结束
吸气腔 吸气 吸气
排气腔 压缩 压缩 开始排气 排气结束 与吸气腔连通
滚动转子式制冷压缩机的特点
容积效率高
余隙容积小; 吸排气压损小
零部件少,结构简单,体积小、重量轻
振动小,运转平稳
易损件少,运行可靠 加工精度要求较高 泄漏损失较大
仅滑片有较小的往 复惯性力
电动机效率
i m d e
3、活塞式制冷压缩机的性能系数
性能系数: COP=Q0 /Pe 封闭式压缩机的能效比: EER=Q0 /Pin
三、影响活塞式制冷压缩机性能的主要因素
制冷量:Q0 轴功率:Pe =
Vr qv V Vh qv V Vh q0 / v1
Pth
i m f (tk , to)或 f (pk , po)
解:
1)压焓图
2) 查表得各状态点的焓
状态点 1 2 3 4
h(kJ / kg)
1670 1920 550 550
单位质量制冷量:
q0 h1 h4 1670 550 1120 kJ/kg
理论比功:
w0 h2 h1 1920 1670 250 kJ/kg
指示比功: wi w0 / i 250/ 0.8 312.5 kJ/kg 压缩机出口气体的焓:
一、滚动转子式制冷压缩机 滚动活塞式 工 作 原 理
利用偏心轴上圆筒形转 子在气缸内的转动来改 变工作容积,实现气体 的吸入、压缩和排出。
工作 滚动活塞外表面、气缸 容积 内表面、端盖构成 滑板与滚动活塞外表面紧密接 触,将工作腔分为吸气腔和排 气腔。
工 作 过 程
转子回转一周,平 均完成一个工作循环。 余隙容积小 有排气阀,无吸气阀 滑片与滚动转子间 为滑动密封 仅滑片作往复运动
氨:m=1.28;氟利昂:m=1.18 适用高速多缸,n>720rpm,C=3~4%
立式和V型氨压缩机的输气系数
二、活塞式制冷压缩机的性能
制冷量、耗功率、性能系数 1、活塞式制冷压缩机的制冷量
VVh 制冷量: Q0 Vr qv V Vh qv VVh q0 / v1
实际输气量: Vr
TL 268 C 7.2 TH TL 32 (5)
热力完善度: i / C 3.58/ 7.2 0.5
作业 F
1、根据工作原理,制冷压缩机可以分为哪两类?它 们的工作原理有何不同?
2、总结开启式和封闭式活塞制冷压缩机主要不同之 处。 3、活塞式制冷压缩机概括起来可分为哪五部分?
轴效率e =im 压缩机的总效率
0.65~0.72
用于评价压缩机主轴 输入功率的利用程度
Pe 电动机输出功率P= d Pe P =(1.1~1.15) d
余量附加系数 电动机输入功率
传动效率 :直联为1 三角皮带联接为0.90~0.95
选用电动机时,电动机额定功率
Pin=
=
P e Pth
1
活塞式制冷压缩机性能曲线
四、活塞式制冷压缩机的工况
名义工况(铭牌工况):
用以比较/标示不同活塞式制冷压缩机的性能。
中型活塞式单级制冷压缩机名义工况(GB10874-89)
例:某单级蒸气压缩氨制冷系统,制冷量200 kW,为某生产工艺提供低温盐水,盐水温度为 -5ºC,冷凝器所用冷却水温度为32ºC。(取蒸 发温度比盐水温度低5ºC,冷凝温度比冷却水 温高8ºC,冷凝器出口液体有10ºC的过冷度, 压缩机吸气无过热,压缩机指示效率为0.8)。 1)画出循环的压焓图。 2)计算单位质量制冷量、理论比功、指 示比功、单位冷凝热。 3)计算指示功率、指示制冷系数和热力 完善度。
立式和V型氨压缩机的指示效率
摩擦功率Pm-克服机械摩擦消耗的功率(通常计入油泵功率) 轴功率 Pe—电动机传到压缩机主轴上的功率
P e
P i

P m
压缩比↑,机械效率↓
轴功率 指示功率 机械功率
摩擦效率m = 轴功率Pe = 指示功率Pi 轴功率Pe
指示功率Pi
理论功率Pth = 摩擦效率m 指示效率i • 摩擦效率m
顶部形状与气缸顶部 阀座形状相适应,以 减小余隙容积。 通过活塞销与连杆 相连。 活 气环:保证气缸与活塞间的密封 塞 油环:活塞向上运动时,布油; 环 向下运动时,刮油
连杆
将曲轴的旋转运 动转变为活塞的 往复运动
种类:剖分式、 整体式
小头通过活塞销与活塞连接
大头通过曲柄销与曲轴连接
曲轴
压缩机全部功率通过曲轴 输入。 常见:曲拐轴、偏心轴
多用于小型全封闭或半封 闭式压缩机中。
3、气缸套及进排气阀组
气缸套 用于大、中型压缩机。 气缸套磨损后可更换。
气缸套及进排气阀组
4、能量调节装置

旁通法
将吸、排气腔连通,使部分排气直接返回吸气腔
调速法 改变压缩机转数
卸载法
多缸活塞式制冷压缩机多用此法
使吸气阀保持开启状态,从而使气缸排气量为零 顶杆启阀机构 油压推杆机构
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