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制冷技术与应用
岳孝方 陈汝冬编著 同济大学出版社
第三章 制冷压缩机
本章主要讲述机械传动的制冷压缩机－－活塞式、螺杆式和离心式。 制冷压缩机是制冷系统四大部件中最重要的部件 基本要求： 制冷剂的基本要求 熟悉压缩机的分类、基本构造和工作过程 计算活塞式压缩机的制冷量、功率和能耗 了解压缩机的能量调节机构原理 了解回转式压缩机的结构原理
式机组，因此，单级螺杆机的压缩比远大于活塞式 压缩机的8－10，
通常可达20。
螺杆机运转时必须向汽缸内喷润滑油，使转子之间与机身之间的间 隙得到密封。出口的制冷剂含油量高，必须采用高效的油分离器
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22
螺杆机的内压比
制冷剂蒸汽在压缩机内压缩终了的压力P2与吸气压力P1 之比称之为内压比。 P2与排气管内的压力Pd无关。
全封闭转子式压缩机结构
(a)外形
(b)工作原理
1排气管；2汽缸；3圆柱活塞；4轴；5润滑油；6吸气管；7刀片；8弹簧；9排气阀
2020/4/6
7
第二节活塞式制冷压缩机的运行性能
活塞机的工作过程: 包括吸气、压缩、排气 汽缸工作容积Vg与活塞排量Vh.
Vg
D2
4
S (m3 )
Vh
Vg
n 60
Vr＝ηv·Vh
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三、活塞式制冷机的制冷量耗功率、能耗
1.制冷量：
Qo=ηvVhqv= ηvVhqo/v1=Mrqo [kW] 2.耗功量：
1)理论功率：N=Mrw 2)指示功率：Ni=N/ηi 3)轴功率：Nb=Ni/ηm =N/ηiηm 4)配用电机功率：Ne=（1.10～1.15）Nb/ηd 5)电机输入功率：Nin=Nb/ηdηe 3.能效比：
排气压力P2有三种情况： P2高于Pd P2小于Pd P2等于Pd时效率最高。
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24
螺杆式制冷压缩机的运行调节
螺杆机的能量调节装置为装在转子中间的滑阀机构， 运行中可沿轴向移动，使能量在15％～100％之间无级 调节，
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25
离心式制冷压缩机
制冷压缩机的结构与主要零部件： 以8FS－10型开启式制冷机为例 1.机体：铸造件，用来安装其它零部件及容纳润滑油 2.传动机构：曲轴、连杆、活塞以及连接件 3.配气机构：汽缸套、吸、排气阀组 4.供油系统：机械油泵、油分配阀、油压调节阀、油压表以及油路系
统 5.卸载机构：采用油泵供油的能量卸载装Leabharlann Baidu 6.轴封：托板、弹簧、橡胶圈、石墨环及外盖压板等
Ke=Qo/Nb=εηi ηm EER=Qo/Nin= ε ηi ηm ηd ηe
(评价开启式压缩机) (评价封闭式压缩机)
2020/4/6
11
活塞式制冷机的运行特性参数
压缩机的运行工况不同，其制冷量、耗功率和能耗都不同。
冷凝温度的影响： 当制冷剂的 蒸发温度不变， 冷凝温度上升 时，qo 将下降， w增大，EER 下降，排气温 度也增高。
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4
全封闭式压缩机的类型
往复活塞式、旋转活塞式、旋转滑片式及新型的 蜗旋式等。
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5
全封闭往复式压缩机结构
1油；2机壳；3曲轴箱； 4转子；5定子座；6电 机盖；7壳；8轴；
9排气腔；10气缸；11 阀组；12活塞环；13活 塞；14轴承；15连杆
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蒸发温度对系统的影响
当制冷剂的冷凝 温度不变，蒸发 温度下降时，qo下 降，v1增大，w增 大，但Mr减小，故 N不能决定是增大 或减小，引起EER 降低，排气温度也 增高 。
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制冷机最大功率
k 1
N
Vh
k
k
1
Po
Pk Po
k
1
标准。
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螺杆式制冷压缩机
双螺杆压缩机有阴、阳两个转子及机身等部件组成。
阴、阳转子与汽缸壁之间组成的容积为基元容积，其 大小和位置随转子的旋转而变化，基元容积与吸气口 相通时开始吸气，基元容积与吸气口隔开时开始压缩， 至基元容积与排气口相通时开始排气。
螺杆机的压缩过程不需要吸、排气阀片，结构简单， 易损件少，噪声小。
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习题解答
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30
预热系数：λt＝ T0/ Tk 4.压缩机内部泄漏
气密系数：λl＝0.95－0.98
v
V1 Vg
Vg V1 Vg
p
V2 V1
V1 V2 V1
t
To Tk
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9
接上页
ηv＝ λvλpλtλl 容积效率经验公式：
1
v
0.94 0.085
P2 P1
m
1
制冷压缩机的实际吸气量：
Qo B
Qo
A
v v
Bq Aq
v v
B A
已知标准工况制冷量Q o,s
则其它工况制冷量Qo KiQo,s
K
＝ vo i
vos
q q
vo vos
为换算系数。
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16
活塞式制冷机的设计使用条件
对最高冷凝温度、最大压力差、最高蒸发温度和最高 排气温度做出规定。
对开启式、封闭式和半封闭式压缩机分别做出规定。 见表3.7－3.12 活塞式制冷压缩机的设计要求主要以确保安全运行为
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2
第一节 活塞式制冷压缩机的构造
活塞式压缩机分类： 汽缸形式：V型、W型、S型和Y型等 按压缩机与电机的组合形式：开启式、半封闭式和全封闭式 按压缩机的级数：单级、双级 活塞式压缩机型号： 例：8AS-12.5
6FW7B 3FY5Q
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3
第一节 活塞式制冷压缩机的构造
对上式求偏导并令其等于零, N存在一个最大值：
Pk Po
N max
k
k k 1
3
在压缩机启动时与压缩比在3左右时都可能处于最大负荷
的状态下，要注意所配功率的大小是否符合实际工况.
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15
制冷机的标准工况与空调工况
见表3.3的工况数据。
已知压缩机的某一工况，可通过公式得出其它工况下的制 冷量：
几乎1200kW以上的制冷压缩机都用离心式。
离心机的
结构：
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27
离心机的工作原理
离心机属于速度型压缩机，它利用叶轮高速旋转产生 离心力来压缩汽体，进入扩压器使动能转化为压能。
离心机的特性曲线：类似于离心式风机的特性曲线。 通常用Qo－tk代替流量和全压。 对每一个to和n都有tk － Qo ， Ne － Qo ， ηad － Qo。
Z
D2
240
SnZ (m3
/ s)
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二、活塞式制冷压缩机的容积效率
压缩机实际吸气量Vr小于理论吸气量Vh两者之比为容积效率η＝ Vr/ Vh 影响容积效率的因素：
1.汽缸余隙容积Vc 余隙系数：λv＝ V1/ Vg 2.吸、排气压力及阀片阻力
节流系数：λp＝ V2/ V1 3.吸入蒸汽的热膨胀
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离心机的喘振
离心机的排气压力随吸气量的减少而升高，直至最大， 此时吸气量再减少则排气压力将逐渐降低，产生排气 管内的蒸汽倒流入叶轮，冷凝器中的压力逐渐降低， 蒸汽沿a－b倒流，当流量为零时，状态从b点到d点， 沿d点回到c点，循环往复，使冷机在c－a－b－d－c的 范围内波动，机器会发出不正常的噪声，通常称为 “喘振”，叶轮受到突变负荷而产生强烈振动、发热 以及噪声，使轴承和密封遭到破坏。要实现稳定运行， 要求冷凝器中的站起蒸汽压力低于离心式压缩机在该 转速下和吸气压力下能达到的最高排气压力。
螺杆的线型与压缩机的性能有极大的关系，是人们研 究的核心。
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螺杆式制冷机的工作原理
理论排气量为各转子基元容积之和、 实际排气量小于理论排气量，原因：转子之间与机身之间的间隙产
生气体泄漏 螺杆机无余隙容积，又不要设吸、排气阀片，其容积效率大于活塞
岳孝方 陈汝冬编著 同济大学出版社
第三章 制冷压缩机
本章主要讲述机械传动的制冷压缩机－－活塞式、螺杆式和离心式。 制冷压缩机是制冷系统四大部件中最重要的部件 基本要求： 制冷剂的基本要求 熟悉压缩机的分类、基本构造和工作过程 计算活塞式压缩机的制冷量、功率和能耗 了解压缩机的能量调节机构原理 了解回转式压缩机的结构原理
式机组，因此，单级螺杆机的压缩比远大于活塞式 压缩机的8－10，
通常可达20。
螺杆机运转时必须向汽缸内喷润滑油，使转子之间与机身之间的间 隙得到密封。出口的制冷剂含油量高，必须采用高效的油分离器
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螺杆机的内压比
制冷剂蒸汽在压缩机内压缩终了的压力P2与吸气压力P1 之比称之为内压比。 P2与排气管内的压力Pd无关。
全封闭转子式压缩机结构
(a)外形
(b)工作原理
1排气管；2汽缸；3圆柱活塞；4轴；5润滑油；6吸气管；7刀片；8弹簧；9排气阀
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第二节活塞式制冷压缩机的运行性能
活塞机的工作过程: 包括吸气、压缩、排气 汽缸工作容积Vg与活塞排量Vh.
Vg
D2
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S (m3 )
Vh
Vg
n 60
Vr＝ηv·Vh
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三、活塞式制冷机的制冷量耗功率、能耗
1.制冷量：
Qo=ηvVhqv= ηvVhqo/v1=Mrqo [kW] 2.耗功量：
1)理论功率：N=Mrw 2)指示功率：Ni=N/ηi 3)轴功率：Nb=Ni/ηm =N/ηiηm 4)配用电机功率：Ne=（1.10～1.15）Nb/ηd 5)电机输入功率：Nin=Nb/ηdηe 3.能效比：
排气压力P2有三种情况： P2高于Pd P2小于Pd P2等于Pd时效率最高。
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螺杆式制冷压缩机的运行调节
螺杆机的能量调节装置为装在转子中间的滑阀机构， 运行中可沿轴向移动，使能量在15％～100％之间无级 调节，
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离心式制冷压缩机
制冷压缩机的结构与主要零部件： 以8FS－10型开启式制冷机为例 1.机体：铸造件，用来安装其它零部件及容纳润滑油 2.传动机构：曲轴、连杆、活塞以及连接件 3.配气机构：汽缸套、吸、排气阀组 4.供油系统：机械油泵、油分配阀、油压调节阀、油压表以及油路系
统 5.卸载机构：采用油泵供油的能量卸载装Leabharlann Baidu 6.轴封：托板、弹簧、橡胶圈、石墨环及外盖压板等
Ke=Qo/Nb=εηi ηm EER=Qo/Nin= ε ηi ηm ηd ηe
(评价开启式压缩机) (评价封闭式压缩机)
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活塞式制冷机的运行特性参数
压缩机的运行工况不同，其制冷量、耗功率和能耗都不同。
冷凝温度的影响： 当制冷剂的 蒸发温度不变， 冷凝温度上升 时，qo 将下降， w增大，EER 下降，排气温 度也增高。
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全封闭式压缩机的类型
往复活塞式、旋转活塞式、旋转滑片式及新型的 蜗旋式等。
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全封闭往复式压缩机结构
1油；2机壳；3曲轴箱； 4转子；5定子座；6电 机盖；7壳；8轴；
9排气腔；10气缸；11 阀组；12活塞环；13活 塞；14轴承；15连杆
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蒸发温度对系统的影响
当制冷剂的冷凝 温度不变，蒸发 温度下降时，qo下 降，v1增大，w增 大，但Mr减小，故 N不能决定是增大 或减小，引起EER 降低，排气温度也 增高 。
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制冷机最大功率
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Pk Po
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标准。
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螺杆式制冷压缩机
双螺杆压缩机有阴、阳两个转子及机身等部件组成。
阴、阳转子与汽缸壁之间组成的容积为基元容积，其 大小和位置随转子的旋转而变化，基元容积与吸气口 相通时开始吸气，基元容积与吸气口隔开时开始压缩， 至基元容积与排气口相通时开始排气。
螺杆机的压缩过程不需要吸、排气阀片，结构简单， 易损件少，噪声小。
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习题解答
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预热系数：λt＝ T0/ Tk 4.压缩机内部泄漏
气密系数：λl＝0.95－0.98
v
V1 Vg
Vg V1 Vg
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V2 V1
V1 V2 V1
t
To Tk
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ηv＝ λvλpλtλl 容积效率经验公式：
1
v
0.94 0.085
P2 P1
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制冷压缩机的实际吸气量：
Qo B
Qo
A
v v
Bq Aq
v v
B A
已知标准工况制冷量Q o,s
则其它工况制冷量Qo KiQo,s
K
＝ vo i
vos
q q
vo vos
为换算系数。
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活塞式制冷机的设计使用条件
对最高冷凝温度、最大压力差、最高蒸发温度和最高 排气温度做出规定。
对开启式、封闭式和半封闭式压缩机分别做出规定。 见表3.7－3.12 活塞式制冷压缩机的设计要求主要以确保安全运行为
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第一节 活塞式制冷压缩机的构造
活塞式压缩机分类： 汽缸形式：V型、W型、S型和Y型等 按压缩机与电机的组合形式：开启式、半封闭式和全封闭式 按压缩机的级数：单级、双级 活塞式压缩机型号： 例：8AS-12.5
6FW7B 3FY5Q
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第一节 活塞式制冷压缩机的构造
对上式求偏导并令其等于零, N存在一个最大值：
Pk Po
N max
k
k k 1
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在压缩机启动时与压缩比在3左右时都可能处于最大负荷
的状态下，要注意所配功率的大小是否符合实际工况.
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制冷机的标准工况与空调工况
见表3.3的工况数据。
已知压缩机的某一工况，可通过公式得出其它工况下的制 冷量：
几乎1200kW以上的制冷压缩机都用离心式。
离心机的
结构：
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离心机的工作原理
离心机属于速度型压缩机，它利用叶轮高速旋转产生 离心力来压缩汽体，进入扩压器使动能转化为压能。
离心机的特性曲线：类似于离心式风机的特性曲线。 通常用Qo－tk代替流量和全压。 对每一个to和n都有tk － Qo ， Ne － Qo ， ηad － Qo。
Z
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SnZ (m3
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二、活塞式制冷压缩机的容积效率
压缩机实际吸气量Vr小于理论吸气量Vh两者之比为容积效率η＝ Vr/ Vh 影响容积效率的因素：
1.汽缸余隙容积Vc 余隙系数：λv＝ V1/ Vg 2.吸、排气压力及阀片阻力
节流系数：λp＝ V2/ V1 3.吸入蒸汽的热膨胀
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离心机的喘振
离心机的排气压力随吸气量的减少而升高，直至最大， 此时吸气量再减少则排气压力将逐渐降低，产生排气 管内的蒸汽倒流入叶轮，冷凝器中的压力逐渐降低， 蒸汽沿a－b倒流，当流量为零时，状态从b点到d点， 沿d点回到c点，循环往复，使冷机在c－a－b－d－c的 范围内波动，机器会发出不正常的噪声，通常称为 “喘振”，叶轮受到突变负荷而产生强烈振动、发热 以及噪声，使轴承和密封遭到破坏。要实现稳定运行， 要求冷凝器中的站起蒸汽压力低于离心式压缩机在该 转速下和吸气压力下能达到的最高排气压力。
螺杆的线型与压缩机的性能有极大的关系，是人们研 究的核心。
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螺杆式制冷机的工作原理
理论排气量为各转子基元容积之和、 实际排气量小于理论排气量，原因：转子之间与机身之间的间隙产
生气体泄漏 螺杆机无余隙容积，又不要设吸、排气阀片，其容积效率大于活塞