制冷压缩机-教学课件-吴业正-第六章-容积式制冷压缩机.ppt

1、在线教务辅导网：在线教务辅导网：http:/教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址：或者直接输入下面地址：http:/第六章 容积式制冷压缩机的容量调节6.1 概述6.2 吸气节流调节6.3 变转速调节6.4 改变工作容积调节6.5 其他调节方式一、活一、活塞式压塞式压缩机的缩机的理想工理想工作过程作过程6.1 概述概述 二、活塞式压缩机的理论输气量二、活塞式压缩机的理论输气量 气缸的工作容积：气缸的工作容积：压缩机的输气量指容积输气量压缩机的输气量指容积输气量。理论容积输气量：理论容积输气量：SDVp

2、24212.4760inSDinVVPh 三、压缩机消耗的理论功率压缩机消耗的理论功率 理论循环所消耗的理论功理论循环所消耗的理论功Wth：21VdpWth单位绝热理论功单位绝热理论功Wth：12hhWth6.2 吸气节流调节 一、实际工作过程与理想工作过程差别一、实际工作过程与理想工作过程差别 压缩机的压缩机的实际输气量低实际输气量低于理论输气量于理论输气量并使其实际消并使其实际消耗的功率大于耗的功率大于理论功率。理论功率。二、实际循环二、实际循环 实际循环有如下特点：实际循环有如下特点：1 1）存在余隙容积，有再膨胀过程）存在余隙容积，有再膨胀过程。2 2）存在压力降）存在压力降。3 3）

3、吸入蒸气受热）吸入蒸气受热。4 4）多变压缩过程而非等熵过程）多变压缩过程而非等熵过程。5 5）存在泄漏）存在泄漏。6 6）实际工质：湿蒸气和润滑油。）实际工质：湿蒸气和润滑油。三、输气系数及其影响因数三、输气系数及其影响因数1.输气系数的定义输气系数的定义hsVV实际实际输气输气量量理论理论输气输气量量ltpv 综合各种因数有：综合各种因数有：2.影响输气系数的因数输气系数的因数mcmcVVpVpp)()(1122111221mcpppVV（1 1）余隙容积影响）余隙容积影响容积系数容积系数v vppppvVVVVVVV1111得容积系数得容积系数111111221122mmpvpppCpp

4、pVVc 代入代入V1得得pcVVC 相对余隙容积相对余隙容积C C11112mvppC 故故。）多变膨胀指数；）压比；）相对余隙容积的因素影响mppVVcpcVcba12:对于氨压缩机 m=1.11.15；对于氟利昂压缩机m=1.01.05。（2 2）压力损失影响）压力损失影响压力系数压力系数p p 压力系数的计算公式为：压力系数的计算公式为：1111ppcVp。）吸气压力损失度；）气流流经阀门时的速气阀的结构；的主要因素影响1):ppcba（3 3）热交换影响）热交换影响温度系数温度系数t t1VVCBt 温度系数反映吸气过程中气体的温温度系数反映吸气过程中气体的温度升高对吸气量的影响程度

5、，其对应值度升高对吸气量的影响程度，其对应值越接近于越接近于1，则吸气过程中损失越小。，则吸气过程中损失越小。温度系数的计算温度系数的计算 小型全封闭式小型全封闭式 制冷压缩机：制冷压缩机：baTTkt1 中小型开启式中小型开启式 制冷压缩机：制冷压缩机：740112ttt却情况等因数。）气缸尺寸、转速、冷；）压缩比）制冷机的种类；的主要因素影响cbat:（4 4）压缩机的泄漏影响）压缩机的泄漏影响泄漏泄漏系数系数l l泄漏部位：泄漏部位：a）活塞、活塞环与气缸间隙；）活塞、活塞环与气缸间隙；b）气阀密封面；）气阀密封面；c）气阀的延迟关闭。）气阀的延迟关闭。一般推荐99.097.0l 四、输

6、气系数的计算四、输气系数的计算ltpv 1图示法 2经验公式法经验公式法 根据两级制冷压缩机试验结果整理得出。根据两级制冷压缩机试验结果整理得出。对于低压级对于低压级对于高压级对于高压级1085.094.01nmkpp1085.094.0110nmppp（1）实际容积输气量：）实际容积输气量：五、实际输气量五、实际输气量hltpVhsVVV111hltpVhssVVVG（2）实际质量输气量：）实际质量输气量：6.3.变转速调节变转速调节 通过改变原动机的转速从而使压缩通过改变原动机的转速从而使压缩机转速变化来调节输气量是一种比较机转速变化来调节输气量是一种比较理想的方法，汽车空调用压缩机和双理

7、想的方法，汽车空调用压缩机和双速压缩机就是采用这种方法，另外，速压缩机就是采用这种方法，另外，通过变频器也可改变原动机的转速。通过变频器也可改变原动机的转速。容积效率等熵效率5-41以60Hz时涡旋式压缩机的效率为100%进行比较三种压缩机的容积效率开始都随频率增加而上升。因为频率增加则转速增加，使泄漏减少；但当频率超过80Hz以后，往复式的容积效率开始下降，而涡旋式和滚动转子式的容积效率依然上升，这与其循环周期长和无吸气阀有关。这两者适用于转速在宽广范围内变化场合。等熵效率在频率50-60Hz时为最高，低于或高于此频率范围等熵效率均降低，主要因为高速时摩擦损失增大，低速时泄漏加剧。变频压缩机

8、工作效率比较变转速调节特性5-42变频压缩机振动噪声比较变转速调节特性以60Hz时涡旋式压缩机的振动加速度比和声压级比为100%。随频率的增加，涡旋式压缩机的振动与噪声水平均增加，但在任何频率下涡旋式压缩机的振动和噪声都比活塞式及滚动转子式低，这是因为涡旋式压缩机的压缩过程长，转矩变化非常平缓，且通过惯性力的二次平衡其动力平衡性能很好。一、压缩机的制冷量 压缩机的制冷量就是压缩机在一定压缩机的制冷量就是压缩机在一定 的运行工况下，在单位时间内被它抽吸的运行工况下，在单位时间内被它抽吸 和压缩输送的制冷工质在蒸发制冷过程和压缩输送的制冷工质在蒸发制冷过程 中从低温热源（被冷却的物体）中所吸中从低

9、温热源（被冷却的物体）中所吸 取的热量。取的热量。在给定工况下压缩机的制冷量在给定工况下压缩机的制冷量Q0可可 用下式计算：用下式计算：vhsqVqGQ00 二、指示二、指示功率和指示效功率和指示效率率 指示功率指示功率Ni单位时间内实际循环所单位时间内实际循环所消消 耗的指示功，单位耗的指示功，单位kW。指示效率指示效率i压缩压缩1kg工质所需的等熵工质所需的等熵 循环理论功循环理论功ts与实际循与实际循 环指示功环指示功i之比。之比。100060iiWinNitsitsiNN 三、三、轴功率、轴效率、机械效率 轴功率：由原动机传到压缩机主轴上的功率。轴功率：由原动机传到压缩机主轴上的功率。

10、mieNNN轴功率轴功率指示功率指示功率机械功率机械功率机械效率机械效率：eimNN轴效率轴效率：轴效率评价开启式压缩机。轴效率评价开启式压缩机。etseNN 四、四、电功率和电效率电功率和电效率eitseiNN 输入电动机的功率就是压缩机所消 耗的电功率Nei，单位为kw。电效率ei 是等熵压缩理论功率与电功率之比，它 是用以评价利用电动机输入功率的完善 程度的。电效率对封闭式制冷压缩机较为适用。电效率对封闭式制冷压缩机较为适用。0mmiei 五、五、性能系数性能系数eeNQCOP0对开启式对开启式eieiNQCOP0对封闭式对封闭式 六、六、电动机功率选配 按最大轴功率工况计算选配。emo

11、NN)15.11.1(与相同制冷量的一台压缩机相比，在较宽的制冷量范围内有较高的COP值。多机并联运行调节一个机壳中装有两台输气量不同的立式涡旋式压缩机，其中一台由变频器驱动，另一台直接由电网供电；每台可彼此独立运行也可并联运行，其运行状态取决于空调器负荷，由微机控制；与具有单独机壳的双机并联系统相比，具有高效、可靠及成本低的优点；5-436.4.改变工作容积调节改变工作容积调节三、变容量旁通调节汽车空调中常用通过活塞式控制阀6控制回流气体调节孔9的开启度，以控制吸入气体的回流量，从而实现输汽量调节。原理：通过吸气回流旁通输气量。5-45对比：变排量斜盘式压缩机的能量调节调节原理依靠改变压缩机

12、排量实现车室内温度调节，以适应空调负荷变化要求。调节过程通过控制阀调节吸气压力和压缩机机体内压力差值，从而改变斜盘角度，进而达到改变活塞行程，实现排量变化，变化范围10156cm3/r。优点消除了离合器吸合脱开动作引起的发动机转速波动，防止发动机熄火；减少了空调系统温度波动，大大改善舒适性；功率消耗最大可减少25%。在一定的转速范围内，制冷量可根据空调工况要求保持不变(曲线)，可满足汽车空调中车速增加而冷负荷变化小的要求。在转速20005600r/min的调节区域，功率消耗约降低20%(曲线)，且吸气压力稳定(曲线)，排气压力低于定容量压缩机的排气压力(曲线)。变容量旁通调节变容量旁通调节的优

13、点车内温度可保持稳定，空调舒适性好；无断续负荷产生的不可预料加减速，提高了驾驶性能；调节时压力条件得到缓和，提高了压缩机使用寿命；功率消耗降低，可减少燃料及费用。关闭吸气通道的调节关闭吸气通道的调节 气缸卸载气缸卸载 气缸工作气缸工作线圈通电线圈通电线圈断电线圈断电铁心吸起铁心吸起铁心落下铁心落下活塞活塞下移下移活塞活塞上移上移调节机构调节机构 1.油缸油缸拉杆顶开机构拉杆顶开机构 油压油压弹簧力弹簧力顶杆顶杆阀芯阀芯连接油缸的连接管连接油缸的连接管进油进油回油回油高压油高压油低低压压油油04/12/14/31调节手柄调节手柄AAAA 压力油分配阀压力油分配阀 电磁阀控制的能量调节装置电磁阀控

14、制的能量调节装置 利用不同的低压压力继电器操作电磁阀以控制利用不同的低压压力继电器操作电磁阀以控制卸载油缸的供油油路的通断。卸载油缸的供油油路的通断。2.油压直接顶开吸气阀片调节机构油压直接顶开吸气阀片调节机构 这种调节机构这种调节机构由卸载机构和能量由卸载机构和能量控制阀两部分组成，控制阀两部分组成，两者之间用油管连两者之间用油管连接。卸载机构是一接。卸载机构是一套液压传动机构，套液压传动机构，它接受能量控制阀它接受能量控制阀的操纵，及时地顶的操纵，及时地顶开或落下吸气阀片，开或落下吸气阀片，达到能量调节的目达到能量调节的目的。的。油压油压弹力弹力 活塞式制冷压缩机自动能量控制阀活塞式制冷压

15、缩机自动能量控制阀 数码涡旋：压缩机变容量调节新技术又称数码控制变容量涡旋压缩机；基于谷轮“柔性”设计专利，10%-100%连续可调；利用变容量控制原理，通过压缩机的动、静涡旋盘离合来控制系统制冷剂流量，从而达到控制系统能量输出，系统更节能、可靠。6.5其其他他调调节节方方式式数码涡旋压缩机（Digital scroll compressor）数码涡旋压缩机顶部有一个PWM（Pulse-Width Modulation，脉冲宽度调节阀）数码容量调节电磁阀，它通过压力控制压缩机动、静涡旋盘的离合来实现卸载或负载。数码涡旋压缩机的工作原理电磁阀打开时，定涡旋盘向上移动，压缩机容量为零，无制冷剂流量

16、通过，此过程称“卸载状态”；卸载状态电磁阀闭合，定涡旋盘恢复原位啮合，此即普通涡旋压缩机运行时状态，压缩机容量为100，制冷剂全部通过压缩机，此过程称“负载状态”。负载状态数码涡旋压缩机的优势1、容量调节广，温度调节迅速（1）变频压缩机的调节范围在50%-130%，数码涡旋压缩机是在10%-100%。（2）变频压缩机的容量输出是通过变频器分级达到，而数码涡旋通过负载和卸载时间的改变获得，容量能迅速从100%转换至10%（反之亦然），不需分步实现，属于连续和无级的调节。（3）变频压缩机必须通过中间频率，从低频到高频或反之的转换过程中存在时间的滞后量，当系统内的负荷突然发生变化时，变频系统无法立即

17、响应负荷的变动，使得室温的波动较大，而数码涡旋技术的无级调节和宽广的调节范围确保了室内空气温度的精确控制。2、电控系统简单，系统的可靠性好变频控制系统容量调节范围较窄，所以在变频调节的同时一般采用热气旁通和液体旁通的方法来共同响应负荷的变化。数码涡旋压缩机调节范围广，不需任何一种能量旁通手段，因而减少了该部分的控制系统，同时其容量调节方法是通过机械活动达到，亦少了变频器及变频控制中复杂的电控部分，所以其电控系统简易，增加了系统的可靠性，节省了成本。3、具有良好的回油特性和安装灵活性变频VRV系统在低频时，制冷剂流速较低，回油困难，系统一般设计有油分离器和回油循环。数码涡旋压缩机由于在卸载期间没

18、有排出制冷剂，也就不存在回油的问题，而在负载时压缩机是满负荷运行，这时气流的速度足以令润滑油较充分地流回压缩机，所以数码涡旋系统在任一容量输出时回油均良好，是目前唯一不需油分离器或/和回油循环的系统，相应的控制系统也简洁。数码涡旋压缩机的优势4、制冷系统简单，维护方便定速空调系统和变频空调系统大多设计有热气旁通和液体旁通装置，而数码涡旋系统因能使容量最低调至10%，无需旁通系统，同时由于良好的回油特性，不需油分离器或/和回油系统。这样，制冷系统、回油系统及电气控制系统的简单化，使系统部件较变频系统减少，装置结构简单，提高了运行的安全性和可靠性，并为安装和维护提供了方便。5、无电磁干涉问题，应用

19、更广泛变频器工作时会产生高频谐波，会使供电系统的正弦电压波形发生歪变，导致诸如：降低电网的功率因素、使电容器和变压器过热、在荧光屏和示波器等上产生闪点、影响精密仪器的精度等不良后果，并会引起高电设备电容量等发热烧毁等到危险。对电源干扰要求很高的场合，变频系统受限用。而数码涡旋的负载和卸载只是一个简单的机械运动，不会产生高次谐波，克服了对电网的干扰，扩大了适用范围。6、良好的除湿能力，提高了舒适性变频系统在低容量（低频）运行时，蒸发温度较低，随着运行频率的降低，蒸发温度逐渐升高，整个运行阶段平均蒸发温度较高，而一般的空调系统多在部分负荷下运行，这就导致了除湿能力下降。而数码系统无论在何种运行比例

20、时，其负载运行时均是全负荷，所以能在整个运行阶段保持较低的蒸发温度，尤其容量在40%至80%范围内（较常使用的容量区间），数码涡旋体现了明显的优势，所以其显热比较少，除湿能力较强，保证了高精度的湿度要求。其在低容量情况下能有效提供较好的湿度控制功能，对于相对湿度较高地区及特殊场合尤为适用。数码中央空调（数码多联空调机组）数码中央空调系统采用数码宽度脉冲调节控制的变容量涡旋压缩机，由一台室外机配置多台可单独控制调节室内机组成，是新一代模块化、集约化的多联机系统。特点：可根据实际能量需要灵活组合；整个组合系统采用集散控制，各机组采用独立制冷系统，在不同季节和气温下可以自动调整负荷，保证运行在节能状

21、态；数码涡旋提供的无级容量输出，保证房间温度的控制精度在0.5，让使用者在最舒适的空调环境下工作。压缩机热力性能计算举例 例例2-1 试对试对612.5AG（6AW12.5）压缩）压缩机进行考核工况下的热力计算。机进行考核工况下的热力计算。解：按压缩机型式、型号表解：按压缩机型式、型号表示规则可知：该机为示规则可知：该机为6缸、缸、W形、形、缸径缸径D125mm、行程、行程S100mm、转速、转速n960r/min，制，制冷剂为氨的压缩机。相对余隙冷剂为氨的压缩机。相对余隙容积取容积取c=0.04。按氨压缩机的考核工况，按氨压缩机的考核工况，蒸发温度蒸发温度to=-15、过冷温度、过冷温度 t

22、 4=25。该工况下物质循环的。该工况下物质循环的p-h图如图图如图2-20所示。所示。由氨制冷剂的热力性质表和图查得各点由氨制冷剂的热力性质表和图查得各点 的有关参数值如下：的有关参数值如下：kgkJkgkJ67.1133)3.2417.1374()14 10hhq单位制冷量kgkJkgkJ238)7.13747.1612()2 120hh单位理论功smsmh3322118.06069601.0)125.0(4604)3zSnDV理论输气量1.1869.014.236116904.0111)41.1110mppCm取容积系数kV04.0952.004.0869.004.01111)511 k

23、kVpppppc取压力系数852.0303258)60ktTT温度系数98.0)7l取泄漏系数69.098.0852.0952.0869.0)8ltpV输气系数hkghs157.0)91VG实际质量输气量kWVhs178)1000qVqGQ制冷量)01.0(702.0)110bbt取指示效率ti。对氨压缩机为平均摩擦压力，单位式中摩擦功率kPakPakWmmmhm)7050(,08.7)13PppVNkWsi23.53)120iWGN指示功率95.231.60178)160esNQ实际制冷系数kWmie31.60)14NNN轴功率95.231.60178)150eeNQCOP性能系数小结：小结：1.压缩机的实际工作过程与理想工作过程存在着较大差别。2.输气系数综合了影响压缩机实际输气量的各种因素。3.制冷量能直观的反映压缩机的能力。4.特性曲线反映了制冷量、轴功率随蒸发温度、冷凝温度变化的规律。5.排气温度过高，对压缩机的工作有严重影响。