《制冷压缩机》PPT课件

第四章 制冷压缩机
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制冷压缩机概述
第四章
压缩机是蒸气压缩式制冷装置中的一个重要 部分，它是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的 动力，起着压缩和输送制冷剂蒸气的作用，因此 制冷压缩机常称为蒸气压缩式制冷装置的主机。
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第四章
制冷压缩机的分类
（1）根据制冷压缩机的制冷量的大小不同， 可分为以下三类：
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第四章
四、滑片式压缩机
用作旋转运动的活塞代替作往复运动的活塞来实现气体的 压缩，无疑是极为合理的。然而仅有转子和缸体两个构件是不 可能形成容积周期变化的工作腔，必需增添辅助构件。
增添若干个可以在转子或缸体上开的槽内自由滑动
的叶片(简称滑片)，就形成了匀速型旋转压缩机。
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因此，相对于单级压缩机提高了效率。
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二、膜片式压缩机
第四章
膜片使气室容 积发生变化，在 下行程时吸进气 体，上行程时压 缩气体。
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三、螺杆式压缩机
第四章
螺杆式制冷压缩机具有一对互相啮合、相 反旋向的螺旋形齿的转子。其齿面凸起的转子 称为阳转子，齿面凹下的转子称为阴转子。转 子的齿相当于活塞，转子的齿槽、机体的内壁 面和两端端盖等共同构成的工作容积，相当于 气缸。
指示效率，即
ηi= No / Ni No--理论功率 Ni--指示功率
指示效率反映了直接用于吸、排和压缩气体所 消耗的功率与理想的绝热压缩过程所消耗的功率的 接近程度。
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第四章
开启式压缩机的指示效率经验公式
T0 --- 蒸发温度(K)； Tk --- 冷凝温度(K)；
to --- 蒸发温度(℃)；
Po --蒸发压力 Δp --吸气阀压力压力损失
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③全封闭式制冷压缩机λt 的计算公式
(考虑热交换引起的输气量损失 )
第四章
TO ---- 蒸发温度 TK ---- 冷凝温度 ΔT1 ---- 吸气过热度 a、b----经验系数
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第四章
④λc 的计算公式
(考虑漏泄损失的影响) 漏泄程度不仅与压缩机结构、机件的加工质
C —压缩机的相对余隙容积，它等于余隙容积和气缸工 作容积之比，一般在 0.02～0.06之间；
Po --蒸发压力 pk --冷凝压力 m —气体膨胀过程中变化的多变指数
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第四章
② λp的计算公式(考虑吸、排气压力损失的影响)
C —压缩机的相对余隙容积
λv—考虑余隙容积的容积系数
第四章
活塞式压缩机的工作过程
排气过程
吸气过程
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活塞下移，体积增加， 缸内压力小于制冷剂的蒸 发压力，制冷剂便从进气 阀门进入缸内。
在冲程未端，活塞向 上运动，排气阀门被打开， 输出高压制冷剂。
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活塞式制冷压缩机的结构特点
第四章
活塞式制冷压缩机发展较早，技术也较成 熟，应用最广。
第四章
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输气系数λ的计算公式 λ = λv ×λp ×λt ×λc
第四章
λv ：考虑余隙容积影响的容积系数 λp ：考虑吸、排气压力损失影响的压力系数； λt ：考虑热交换影响的温度系数； λc ：考虑漏泄影响的漏泄系数
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第四章
①λv的计算公式（考虑余隙容积的影响）：
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双螺杆压缩机结构图
第四章
机壳
转子
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螺杆压缩机工作原理
第四章
机体的两端设有成对角线布置的吸、排气孔 口。随着转子在机体内的旋转运动，使工作容积 由于齿的侵入或脱开而不断发生变化，从而周期 性地改变转子每对齿槽间的容积，来达到吸气、 压缩和排气的目的。
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= ηi ×ηj
上式表明，压缩机的总效率也等于机械效 率与指示效率的乘积。
一般为 0.65~0.72。
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第一节 完
第四章
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第四章
第二节 压缩机的结构
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一、活塞式压缩机的结构
第四章
观看动画
旧型客车使用的4FS7B半封闭压缩机结构图
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4)与速度式压缩机相比，螺杆式压缩机具有强制输气 的特点 即排气量几乎不受排气压力的影响，在小排气 量时不发生喘振现象，在宽广的工况范围内，仍可 保持较高的效率。
5)采用了滑阀调节，可实现能量无级调节。
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6)螺杆压缩机对进液不敏感，可以采用喷油冷 却，故在相同的压力比下，排温比活塞式低 得多，因此单级压力比高。
但是由于压缩机的活塞作往复运动所引起的 惯性力和振动较大，使其提高转速和增大气缸 内径与活塞行程都受到限制，因此适用于中、 小型制冷装置 。
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双级活塞式压缩机结构
第四章
在单级压缩机中， 吸气压力和排气压 力差过大，将大大 地降低压缩机的效 率。
因此，有些大压 差的制冷系统使用 的活塞式压缩机通 常是两级的。
滑片式压缩机分为两大类
第四章
1）是滑片装在缸体上的槽内，因滑片不随转子做 旋转运动，称之为固定滑（叶）片压缩机，如前 面所述的滚动转子压缩机；
2）另一类滑片装在转子上的槽内，滑片随转子做 旋转运动，称之为旋转滑(叶)片压缩机，简称滑 片、或旋叶、或旋片压缩机。
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1、固定滑片制冷压缩机
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第四章
一、压缩机实际输气量
压缩机的实际输气量小于理论输气量。实际
输气量的减少程度可以用输气系数λ来表示：
λ= Vs / Vh
式中: Vs —— 实际输气量（m3／s) Vh —— 理论输气量 (m3／s)
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输气系数λ反映了压缩机气缸工作容积的有效 利用程度，有时也称为容积效率。它是评价压缩机 性能的一个重要指标。
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压缩机所消耗的轴功率
是指电动机传到压缩机轴上的功率，包 括两部分：
①直接用于吸、排和压缩气体，称为指示功 率（Ni)；
②用于克服机器运动机构的摩擦，它包括曲 柄连杆机构、活塞运动所消耗的摩擦功、润 滑油泵等设备消耗的功率（Ne）。
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第四章
指示效率
理论功率Ne与指示功率Ni比，称为压缩机的
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第四章
由厂家给出的某种压缩机输气系数图
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二、压缩机的功率和效率
在压缩机的实际工作过程中，
①由于气体通过吸、排气阀时有压力损失
②热交换引起的压缩和膨胀过程偏离理论过程
③同时压缩机运动机构的摩擦
这些因素都会使得压缩机的功率消耗大于理论 过程压缩机所消耗的功率。
量和磨损程度有关，而且与压缩机的工作压力 也有关。压力比越大，漏泄量越多。
一般漏泄系数λc取0.97一0.99
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输气系数λ的试验方法
由于影响压缩机输气系数的因素较复杂，用
理论分析的计算法确定的系数值往往与实际情况
有差别，所以选配压缩机时，一般应根据制造厂
通过试验绘制的输气系数曲线来决定。
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2)螺杆式制冷压缩机没有往复质量惯性力
动力平衡性能好，运转平稳，机座振动小，基 础可作得较小。
3)螺杆式制冷压缩机结构简单
机件数量少，没有像气阀、活塞环等易损件， 它的主要摩擦件如转子、轴承等，强度和耐磨程 度都比较高，而且润滑条件良好，因而机加工量 少，材料消耗低，运行周期长，使用比较可靠， 维修简单，有利于实现操纵自动化。
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第四章
压缩机实际工作过程与理论工作过程的差别
①压缩机有余隙容积； ②吸、排气过程中存在流动阻力损失； ③制冷剂气体与气缸等机件接触处有热交换。 ④压缩机的吸、排气阀和活塞环等处还有漏泄损失 ⑤在工作时运动机构的摩擦面要消耗摩擦功等。
由于这些因素的影响，使得压缩机实际过程的 输气量要小于理论过程，而功率消耗则大于理论过 程。
第四章
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固定滑片压缩机又称滚动活塞压缩机，或滚 动转子式压缩机，是回转式压缩机的一种。
它是利用一个偏心圆筒形转子在气缸内转 动来改变工作容积，以实现气体的吸入、压缩和 排出，因而也属于容积式压缩机。
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固定滑片制冷压缩机的结构
第四章
在圆筒形气缸1内，偏心配置一个转子。
转子是在偏心轮7上套装一个可以转动的套筒2
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用高速旋转的叶轮使制冷剂蒸气产生压力．同时 获得动能，然后再通过扩压器、蜗壳使蒸气的动能转 变为压力能，从而完成压缩和输送制冷工质的任务。
常见的形式为：离心式压缩机
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第四章
第一节 活塞式制冷压缩机的工作过程分析
从热力学观点来评价一台压缩机的完善程度主要 有两个指标：即压缩机汽缸的利用程度和功率的消 耗大小。
而组成。
滑片
圆筒形 气缸
转子
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第四章
固定滑片式制冷压缩机的工作过程
进气口
排气口
转子围绕旋转中心O(与气缸中
心重合)转动，转子的套筒2在气缸1 的内表面上滚动，两者具有一条接触 直线(实际上往往留有很小间隙)，这 就是两圆柱面的切线。
由此，气缸内表面与转子外表面 之间构成一个月牙形空间，它的两端 被气缸盖封闭，这就是气缸的工作腔， 其位置随转子的转角而变化。
下面就讨论压缩机实际工作过程的两个指标。
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活塞式压缩机的工作过程
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排气过程
吸气过程
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压缩机的理想工作过程在P-V图上的表示
其理论工作过程：4-1-2-3 由吸气、压缩和排气过程组成 4-1表示气缸在蒸发压力下等压
吸气过程； 1-2表示压缩机的绝热压缩过程， 气体由蒸发压力增大到冷凝压力； 2-3表示在冷凝压力下等压排气过 程，当活塞移动到上死点时，气缸 中的气体全部排出．
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第四章
固定滑片压缩机的特点
1)结构简单，体积小，重量轻，同活塞式压缩机 比较，体积可减小40％～50％，重量也可减轻 40％～50％；
小型：制冷量 ＜60KW 中型：制冷量 60～400KW 大型：制冷量 ＞400KW
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第四章
（2）根据制冷压缩机的工作原理不同，可分为 以下两类： 容积型和速度型
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容积型压缩机机
第四章
通过形成的可变工作容积来完成制冷剂蒸气 的压缩和输送的。
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速度型压缩机
输气系数综合了影响实际输气量的各种因素， 它可表示为：
λv ：考虑余隙容积影响的容积系数； λp ：考虑吸、排气压力损失影响的压力系数； λt ：考虑热交换影响的温度系数； λc ：考虑漏泄影响的漏泄系数。
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输气系数λ的确定方法
输气系数λ的确定方法通常有两种方法 计算分析 实际试验
螺杆压缩机工作示意图
第四章
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第四章
单螺杆压缩机工作示意
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第四章
螺杆式制冷压缩机的特点
螺杆式制冷压缩机作为回转式制冷压缩机的 一种，同时具有活塞式和动力式（速度式）两者 的特点。
1)与往复活塞式制冷压缩机相比，螺杆式制冷
压缩机具有转速高，重量轻，体积小，占地
面积小以及排气脉动低等一系列优点。
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第四章
压缩机实际工作过程在P-V图上的表示
实际工作过程为： 4’-1’-2’-3’-4’ 4’-1’为吸气过程； 1’-2’为偏离绝热过程的 压缩过程； 2’-3为排气过程； 3’-4’为膨胀过程 这是由于存在余隙容积， 压缩后的气体不能排尽， 余隙内剩余气体开始膨胀， 直到4’点才结束。
带中间冷却装置的双级活塞式压缩机结构示意
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双级压缩机的结构特点
第四章
两级压缩机的工作过程是由两个阶段将吸入 的制冷剂压缩到最终的压力。
第一级通常将它压缩到吸气压力和排气压力 差的中间值，然后被冷却，再输送到第二级气缸 中压缩到最终压力。
通过中间冷却器后温度大大下降，再进入第二 级气缸。
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机械效率
第四章
指示功率Ni与轴功率Ne之比，称为压缩机的 机械效率，即
ηj= Ni / Ne
Ni -- 指示功率 Ne -- 轴功率
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压缩机的总效率
第四章
压缩机的理论功率与轴功率之比称为压缩 机的总效率：
ηe = No/Ne =(No/Ne)×(No/Ne)
7)没有余隙容积，因而容积效率高。
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第四章
螺杆式制冷压缩机的缺陷
1)制冷剂气体周期性地高速通过吸、排气孔口， 通过缝隙的泄漏等原因，使压缩机有很大噪 声，需要采取消音减噪措施。
2)螺旋形转子的空间曲面的加工精度要求高， 需用专用设备和刀具来加工。
3)由于间隙密封和转子刚度等的限制，目前螺杆 式压缩机还不能达到较高的终了压力。