1、压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-271第七章第七章离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机压缩机分类压缩机分类特灵特灵开利开利约克约克谷轮谷轮大金大金日立日立三菱三菱丹佛斯丹佛斯比泽尔比泽尔合计合计容积式压缩机positive displacement compressor369210223135426681850821076422往复式压缩机reciprocating compressor71574115431192276回 旋 式 压 缩 机 r o t a r y compressor2219437568414811460滚子式压缩机roller-typ
2、e compressor234298306854729涡旋式压缩机scroll compressor1521171365743106949682501螺杆式压缩机screw compressor 53010119850470236856叶片式压缩机vane-type compressor54115390176591斜盘型压缩机Swash plate type compressor90191离心式压缩机离心式压缩机centrifugal/turbo/turbine compressor10171524839626091758全封闭压缩机hermetic compressor 4235114916
3、246435闭 式 压 缩 机 C l o s e d compressor2747124706371328合计82206354712881668045882822222022-3-272压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-273压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-274压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-275压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-276离心式制冷压缩机特点及应用场合离心式制冷压缩机特点及应用场合7-1 概述p225离心式制冷压
4、缩机是速度型压缩机离心式制冷压缩机是速度型压缩机,靠高速旋转的叶轮对气体做功，以靠高速旋转的叶轮对气体做功，以提高气体的压力。提高气体的压力。在叶轮中获得高速，再在环行通道在叶轮中获得高速，再在环行通道(即扩压器和蜗室即扩压器和蜗室2)将速度动能变为将速度动能变为压力位能，从而提高气体的压力。压力位能，从而提高气体的压力。气体每经过一级叶轮和扩压器所能气体每经过一级叶轮和扩压器所能升高的压力是有限的当压力比大升高的压力是有限的当压力比大时，需采用多级压缩。时，需采用多级压缩。分子最大的制冷剂分子最大的制冷剂(如氟利昂如氟利昂)气气体常数体常数R和等墒指数和等墒指数k值小，能达到值小，能达到较高
5、的单级压力比，可采用较低的较高的单级压力比，可采用较低的叶轮圆周速度和铸铝合金的叶轮。叶轮圆周速度和铸铝合金的叶轮。对于分子量小的制冷剂对于分子量小的制冷剂(如氨如氨)，因，因其其R和和k值大，故单级压力比较小，值大，故单级压力比较小，通常采用钢叶轮。通常采用钢叶轮。图图7-17-1压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-277特点特点外形尺寸小，质量轻，占地面积小。外形尺寸小，质量轻，占地面积小。( (在相同制冷量时在相同制冷量时) )运转时剩余惯性力小，振动小，基础简单。运转时剩余惯性力小，振动小，基础简单。磨损零件少，连续运转周期长，维修费用低，使用寿命
6、长。磨损零件少，连续运转周期长，维修费用低，使用寿命长。容易实现多级压缩和多种蒸发温度，在用中间抽气时压缩机能得容易实现多级压缩和多种蒸发温度，在用中间抽气时压缩机能得到较好的中间冷却，减少功耗。到较好的中间冷却，减少功耗。在工作的制冷剂中混入的润滑油极少在工作的制冷剂中混入的润滑油极少. .压缩机运行自动化程度高，制冷量自动调节，节能效果较好。压缩机运行自动化程度高，制冷量自动调节，节能效果较好。对大型制冷机，若用经济性高的工业汽轮机直接拖动，实现变转对大型制冷机，若用经济性高的工业汽轮机直接拖动，实现变转速调节，节能效果更好。对有废热蒸气的工业企业，可实现能量速调节，节能效果更好。对有废热
7、蒸气的工业企业，可实现能量回收。回收。般要用增速齿轮传动，转速较高，对轴端密封要求高，制造困般要用增速齿轮传动，转速较高，对轴端密封要求高，制造困难难, , 结构复杂。结构复杂。小流量区域工作已发生喘振，需布置放喘振结构。小流量区域工作已发生喘振，需布置放喘振结构。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2787.1.1 分类分类 吸气量为吸气量为0.03 15m3/s 转速为转速为1800 90000r/min 吸气温度通常在吸气温度通常在10 100 吸气压力为吸气压力为14 700kPa 排气压力小于排气压力小于2MPa 压力比在压力比在2 30之间之间
8、 几乎所有制冷剂都可采用。几乎所有制冷剂都可采用。按使用场合分：按使用场合分：冷水机组冷水机组低温机组低温机组按密封形式分：按密封形式分：封闭式封闭式半封闭式半封闭式开启式开启式P225 表表7-1压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2797.1.2 典型结构及主要部件的作用原理典型结构及主要部件的作用原理 离心式压缩机使用于不同的制冷剂和蒸发温度时，其缸数、离心式压缩机使用于不同的制冷剂和蒸发温度时，其缸数、段数段数( (按中间冷却器分段按中间冷却器分段) )和级数相差很大，总体结构上也和级数相差很大，总体结构上也有差异，但组成部件不会改变，各部件的原理
9、也相同。有差异，但组成部件不会改变，各部件的原理也相同。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27101转子组成转子组成 可以转动的部件统称为转子。可以转动的部件统称为转子。 叶轮叶轮 是压缩视中对气体作功的惟一部件，它由轮盘、是压缩视中对气体作功的惟一部件，它由轮盘、叶片和轮盖所组成。叶轮随主轴高速旋转后，气体受旋转叶片和轮盖所组成。叶轮随主轴高速旋转后，气体受旋转离心力和流道中扩压流动的作用使气体的压力和速度在离心力和流道中扩压流动的作用使气体的压力和速度在离开叶轮时都得到提高。离开叶轮时都得到提高。 主轴主轴 支持旋转部件及传递转矩支持旋转部件及传递转
10、矩 平衡盘平衡盘 平衡转子轴向力。平衡转子轴向力。 位于末级高压端，外缘有密封装置。位于末级高压端，外缘有密封装置。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27112固定元件组成固定元件组成 吸气室吸气室 使气体在进入叶轮之前形成一个负压，以便将气使气体在进入叶轮之前形成一个负压，以便将气体均匀地引入叶轮，以减少进口损失。体均匀地引入叶轮，以减少进口损失。 进口导叶进口导叶 空调用压缩机在叶轮之前装有进口导叶，若改空调用压缩机在叶轮之前装有进口导叶，若改变其角度即可改变进入叶轮流量的大小，达到调节制冷量变其角度即可改变进入叶轮流量的大小，达到调节制冷量的目的。
11、的目的。 扩压器扩压器 无叶和有叶两种。无叶扩压器是由两侧隔板组成无叶和有叶两种。无叶扩压器是由两侧隔板组成的环行通道，随着径向距离的增大，截面通道面积也随之的环行通道，随着径向距离的增大，截面通道面积也随之增加，使从叶轮出口出来的高速气体速度逐渐减慢，压力增加，使从叶轮出口出来的高速气体速度逐渐减慢，压力得到提高；有叶扩压器是在流道中装有叶片，在同样直径得到提高；有叶扩压器是在流道中装有叶片，在同样直径下，流道面积增加更多，因而气流速度减小更快，压力增下，流道面积增加更多，因而气流速度减小更快，压力增加更多。加更多。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2
12、712 弯道和回流器弯道和回流器 把从扩压器出口后的气体引到下一级去把从扩压器出口后的气体引到下一级去继续压缩，弯道使气体转弯。回流器中有导向叶片使气继续压缩，弯道使气体转弯。回流器中有导向叶片使气体均匀地引入到下一级叶轮人口。体均匀地引入到下一级叶轮人口。 蜗室蜗室 将从扩压器或叶轮后的气体汇集起来并引向机外。将从扩压器或叶轮后的气体汇集起来并引向机外。蜗室的通道面积是逐渐增大的其出口接一段扩压管，对蜗室的通道面积是逐渐增大的其出口接一段扩压管，对气体起到降速扩压作用。气体起到降速扩压作用。 除上述外，压缩机还有其它一些部件。如：减少气体从叶除上述外，压缩机还有其它一些部件。如：减少气体从叶
13、轮出口倒流到叶轮入口的轮盖轮出口倒流到叶轮入口的轮盖密封密封；减少级间漏气的轴套；减少级间漏气的轴套密封密封；开启式机组还有轴端；开启式机组还有轴端密封密封；减少轴向推力的；减少轴向推力的平衡盘平衡盘；承受转子剩余轴向推力的承受转子剩余轴向推力的推力轴承及径向轴承推力轴承及径向轴承等。等。 为了使压缩机持续、安全和高效地运行，还设置一些为了使压缩机持续、安全和高效地运行，还设置一些辅助辅助设备和系统设备和系统，如增速器、联轴器、润滑系统、冷却系统、，如增速器、联轴器、润滑系统、冷却系统、自动控制、监测及安全保护系统等。自动控制、监测及安全保护系统等。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13
14、制冷空调制冷空调2022-3-2713 依靠高速旋转的叶轮依靠高速旋转的叶轮对气体做功，以提高气对气体做功，以提高气体的压力，叶轮进口处体的压力，叶轮进口处形成低压，气体由吸气形成低压，气体由吸气管不断吸入，蜗壳处形管不断吸入，蜗壳处形成高压，最后引出压缩成高压，最后引出压缩机外，完成吸气机外，完成吸气压压缩缩排气过程。排气过程。 离心式压缩机的工作原理离心式压缩机的工作原理 A A）单级压缩机）单级压缩机 压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2714B）多级压缩机）多级压缩机下一级下一级 对于多级离心式对于多级离心式制冷压缩机，则利制冷压缩机，则利用弯道
15、和回流器再用弯道和回流器再将气体引入下一级将气体引入下一级叶轮进行压缩。叶轮进行压缩。 压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调 叶轮叶轮 0-02-2 扩压器扩压器 3-34-4 弯道弯道 4-45-5 回流器回流器 5-56-6 吸气室吸气室 in-in0-02022-3-2715压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调7.2.1 速度三角形速度三角形 气体相对流道气体相对流道w 叶轮相对地面叶轮相对地面u 气体相对地面气体相对地面c2022-3-27167-2 7-2 离心式制冷压缩机的基本理论离心式制冷压缩机的基本理论p228叶轮入口叶轮入口叶轮
16、叶轮出口出口Cu:切线分量，切线分量，代表压力大小代表压力大小Cr :径向分量，径向分量，代表流量大小代表流量大小ucw叶轮叶轮气体气体压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调 连续方程连续方程 气体流经压缩机任意截面的质量流量相等。气体流经压缩机任意截面的质量流量相等。 叶轮出口的连续方程：叶轮出口的连续方程： 流量系数流量系数 叶片出口阻塞系数叶片出口阻塞系数 欧拉方程欧拉方程 动量矩定律，参见流体力学、泵与风机。动量矩定律，参见流体力学、泵与风机。 1kg1kg气体流经叶片获得的理论功，气体流经叶片获得的理论功，J/kgJ/kg 2022-3-27177.2.2 气体
17、流动的基本方程气体流动的基本方程232222222260()mVrbqquD2r22211thuuhc uc uthh222rrcu压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调 欧拉方程欧拉方程 应用余弦定律：应用余弦定律： 2022-3-27182211thuuhc uc u222222222222222222222cos22ucuwcuwc ucucuc u222111112ucuwc u提高气体静压，克服阻力损失。提高气体静压，克服阻力损失。（圆周速度增加与相对速度减小）（圆周速度增加与相对速度减小）222222211221222thuuwwcch气体增加的速度能气体增加
18、的速度能压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调 能量方程能量方程 叶轮对气体所作的功转化为气体的焓能与动能增量。叶轮对气体所作的功转化为气体的焓能与动能增量。 伯努利方程伯努利方程 2022-3-2719222221212121()22totpccccwhhc TT2221 22112thhydcchvdph1kg1kg气体在叶轮中获得的总功，气体在叶轮中获得的总功，J/kgJ/kgtotw1 2hydh级内气体的流动损失，级内气体的流动损失，J/kgJ/kg2221 22112tothydldfccwvdphhh压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空
19、调 伯努利方程伯努利方程 建立了气体压力、速度、能量损失间的关系，适用于离心建立了气体压力、速度、能量损失间的关系，适用于离心压缩机的级或整机的任意流通部件。压缩机的级或整机的任意流通部件。 对于扩压器对于扩压器 2022-3-27202221 22112tothydldfccwvdphhh2243 443302hydccdph2243 43432hydccdph动能减少使静压提高动能减少使静压提高压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调 压缩过程与压缩功压缩过程与压缩功 等熵压缩等熵压缩 多变压缩多变压缩 2022-3-272112211111VVKKsVStsVKpdp
20、wRTKp（7-127-12）12211111VVmmVStsVmpdpwRTmp（7-157-15）压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27227.2.4 级内气体流动的能量损失级内气体流动的能量损失 内部损失：即流动损失。内部损失：即流动损失。 摩擦损失摩擦损失 分离损失分离损失 二次流损失二次流损失 尾迹损失尾迹损失 外部损失：外部损失： 泄漏损失泄漏损失 轮阻损失轮阻损失p232hydhfrich以下主要讨论内部损失。以下主要讨论内部损失。 损失损失压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2723 （1 1）摩擦损
21、失：）摩擦损失：frihfrich流体具有粘性所产生的损失流体具有粘性所产生的损失压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2724（2）分离损失）分离损失 主要由扩压和冲击引起的分离而产生。主要由扩压和冲击引起的分离而产生。 扩压：气体流过压缩机流道时除吸气室外，其它元件扩压：气体流过压缩机流道时除吸气室外，其它元件主要是扩压过程。如果主要是扩压过程。如果扩压度过大扩压度过大，通道面积突然变，通道面积突然变化，通道急转弯等，则在边界层引起气体分离产生化，通道急转弯等，则在边界层引起气体分离产生旋涡，导致较大的分离损失。用扩压角限制叶道的扩旋涡，导致较大的分离损
22、失。用扩压角限制叶道的扩压度。压度。shh hsep67eq压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2725（2）分离损失）分离损失 主要由扩压和冲击引起的分离而产生。主要由扩压和冲击引起的分离而产生。shh hsep 冲击：冲击： 冲击引起的分离损失是在冲击引起的分离损失是在工况改变工况改变时出现的。时出现的。当压缩机在当压缩机在设计工况设计工况运行时，叶轮进口处的相对运行时，叶轮进口处的相对速度是速度是沿着叶片进口处的切线方向流动沿着叶片进口处的切线方向流动的；的；当当流量增加或减少流量增加或减少时，相对速度就与叶片进口处时，相对速度就与叶片进口处切线方向
23、不一致而产生分离损失，切线方向不一致而产生分离损失，特别在特别在流量减少到一定程度流量减少到一定程度时分离占据了整个时分离占据了整个通道而出现通道而出现“喘振喘振”现象。现象。 i io o时，时，仅在叶片出口的非工作面引起很小的分离仅在叶片出口的非工作面引起很小的分离 i io o时，时，在叶片在叶片非工作面非工作面引起较强的分离，且有扩大趋势。引起较强的分离，且有扩大趋势。当流量小到一定程度时，会使整个通道引起分离，出现喘振。当流量小到一定程度时，会使整个通道引起分离，出现喘振。 i io o时，时，主要在叶片的主要在叶片的工作面工作面上引起分离，但在叶轮旋转中这上引起分离，但在叶轮旋转中
24、这个分离区会逐渐变小个分离区会逐渐变小冲击损失冲击损失 io io1A i=o参见参见p234图图7-10速度三角形速度三角形（3 3）二次流损失）二次流损失 二次流损失即垂直于气流流动方向的截面上，由于工作面的二次流损失即垂直于气流流动方向的截面上，由于工作面的压力大于非工作面的压力，压力大于非工作面的压力，工作面气流流向非工作面工作面气流流向非工作面因此因此产生涡流而引起损失。它随着叶轮中压力比的增加而增加。产生涡流而引起损失。它随着叶轮中压力比的增加而增加。sech非工作面非工作面工作面工作面工作面工作面均值流道均值流道内部面内部面压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷
25、空调（4 4）尾迹损失）尾迹损失 尾迹混和损失是气体由叶轮出口进入扩压器或蜗室的流道面尾迹混和损失是气体由叶轮出口进入扩压器或蜗室的流道面积突然扩大以及气流由均匀到不均匀而引起的损失。积突然扩大以及气流由均匀到不均匀而引起的损失。mixh减小尾迹损失措施：减小尾迹损失措施：非工作面出口边缘削薄叶片、翼型叶片非工作面出口边缘削薄叶片、翼型叶片叶片叶片压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调图 翼型上的边界层 III外部势流 II尾部流区域 I边界层 边界层外边界 边界层外边界 y y y A S D E压力逐渐减小压力逐渐增大分离点 S 分离点：分离点：通常把物面上开始出现流
26、动方向改变的点（即壁通常把物面上开始出现流动方向改变的点（即壁面上速度梯度为零的点）称为面上速度梯度为零的点）称为分离点分离点或脱体点。点以后的漩或脱体点。点以后的漩涡区又称为涡区又称为分离区分离区。分离区分离区将严重影将严重影响外流区的边界，响外流区的边界，这时已不能认为粘这时已不能认为粘性起作用的区域只性起作用的区域只是限制在固体物面是限制在固体物面附近的一层很薄的附近的一层很薄的流体中，流体中，边界层理边界层理论不再适用论不再适用。 顺压力梯度和零压力梯度的条件下，不顺压力梯度和零压力梯度的条件下，不可能出现边界层分离，边界层分离只可能在可能出现边界层分离，边界层分离只可能在逆压力梯度的
27、条件下发生。逆压力梯度的条件下发生。0)(0yyu0)(0yyu0)(0yyu0)(00yyu压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27317.2.5 级效率级效率 1. 多变效率多变效率 （p235） 是指由压力是指由压力p1p1增加到压力增加到压力p2p2所需的多变压缩功与实际所需的多变压缩功与实际所耗总功之比所耗总功之比p2. 2. 等熵效率等熵效率 是指由压力是指由压力p p1 1增加到压力增加到压力p p2 2时，等熵压缩功与实际所耗总时，等熵压缩功与实际所耗总功之比功之比单级离心制冷压缩机：单级离心制冷压缩机：s压缩机原理压缩机原理2016年春季
28、年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27323. 3. 流动效率流动效率 级的多变压缩功与叶轮传递给气体的理论功之比级的多变压缩功与叶轮传递给气体的理论功之比hthhmdfqPmm0qq压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27337-3 7-3 叶轮叶轮（自学（自学7.3.27.3.2气体流动；气体流动；7.3.37.3.3结构）结构） 1.1.叶轮形式叶轮形式 闭式：减少漏气损失闭式：减少漏气损失 半开式：用于单级压力较大的场合半开式：用于单级压力较大的场合 开式开式:图图7-14叶轮加工比较复杂，叶轮加工比较复杂，精度要求高。精度要求高。当使用氟利
29、昂制冷当使用氟利昂制冷剂时，通常用铸铝剂时，通常用铸铝叶轮，可降低加工叶轮，可降低加工要求。要求。( (单级压比大单级压比大) ) 压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2734半开式叶轮半开式叶轮 压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2735增速器增速器 闭式叶轮闭式叶轮 压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27362.2.叶片形式叶片形式前向式：效率低、静压小，但轮径和外形可做得较小前向式：效率低、静压小，但轮径和外形可做得较小后向式：效率高、静压大、噪音低后向式：效率高、静压大
30、、噪音低径向径向:前向：前向：出口速度大，损失大出口速度大，损失大叶道短，易发生分离叶道短，易发生分离速度分布不均匀速度分布不均匀制冷压缩机一般为后向式或径向式制冷压缩机一般为后向式或径向式压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2737压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2738压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调 轮阻损失：叶轮旋转时，叶轮轮盘、轮盖的外侧轮阻损失：叶轮旋转时，叶轮轮盘、轮盖的外侧面和轮缘与周围其他摩擦产生的损失面和轮缘与周围其他摩擦产生的损失 泄漏损失泄漏损失叶轮出口压力大于进
31、口压力叶轮出口压力大于进口压力，气体经由叶轮与轮盖外侧间，气体经由叶轮与轮盖外侧间隙中流出，又随进气流一起流动隙中流出，又随进气流一起流动 由叶轮外侧面与隔板的间由叶轮外侧面与隔板的间隙、隔板与轴套的间隙流回压隙、隔板与轴套的间隙流回压缩机内参与循环缩机内参与循环高压气体从轴端泄漏高压气体从轴端泄漏 2022-3-27397.3.37.3.3 轮阻损失、漏气损失轮阻损失、漏气损失1mq2mq压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调密封密封 迷宫密封（梳齿密封）迷宫密封（梳齿密封）2022-3-2740p241p241压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空
32、调2022-3-2741密封密封 压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2742压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2743压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2744进口导流叶片进口导流叶片 导流叶片可用来调节制冷量，当导流叶片旋转时，改变导流叶片可用来调节制冷量，当导流叶片旋转时，改变了进入叶轮的气流流动方向和气体流量的大小。了进入叶轮的气流流动方向和气体流量的大小。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27457-4 7-4 固定元件固定元件
33、 吸气室吸气室：将气体从蒸发器中引导到叶轮进口将气体从蒸发器中引导到叶轮进口 扩压器扩压器：动能转化为静压能动能转化为静压能 弯道和回流器弯道和回流器： 引导气体均匀进入下一级叶轮进口引导气体均匀进入下一级叶轮进口 蜗室蜗室：搜集扩压器或叶轮后的气体，并引入到压搜集扩压器或叶轮后的气体，并引入到压缩机后的冷凝器缩机后的冷凝器压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2746吸气室吸气室 其作用是将从蒸发器或级间冷却器来的气体，均匀地引其作用是将从蒸发器或级间冷却器来的气体，均匀地引导至叶轮的进口；为减少气流的扰动和分离损失，吸气室导至叶轮的进口；为减少气流的扰动
34、和分离损失，吸气室沿气体流动方向的截面一般做成渐缩形。沿气体流动方向的截面一般做成渐缩形。 压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调无叶扩压缺点：气体流动路程无叶扩压缺点：气体流动路程长，摩擦损失大。设计工况下长，摩擦损失大。设计工况下较有叶扩压效率低。较有叶扩压效率低。方向角小时效率降低更明显。方向角小时效率降低更明显。2022-3-2747扩压器扩压器 （p244p244图图7-257-25，7-267-26， 7-277-27 ）将气体动能转变为压力能的固定部件，气体流过扩压将气体动能转变为压力能的固定部件，气体流过扩压器时，速度逐渐降低，压力逐渐升高。器时，速度逐渐
35、降低，压力逐渐升高。无叶扩压：无叶扩压：两个平壁构成的环形通道。两个平壁构成的环形通道。结构简单、制造方便，稳定工况范围宽，不易产生旋结构简单、制造方便，稳定工况范围宽，不易产生旋转失速或喘振转失速或喘振气体流动方向角气体流动方向角压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2748有叶扩压：有叶扩压：环形通道中沿圆周安装均匀分布的叶片。迫使气环形通道中沿圆周安装均匀分布的叶片。迫使气流沿着叶片的方向运动。流沿着叶片的方向运动。气体流动方向角气体流动方向角 总是逐渐增大。总是逐渐增大。缺点：变工况时损失较大，效率降低很多。冲角增值一定缺点：变工况时损失较大，效率降
36、低很多。冲角增值一定程度后，较易发生强烈的流动分离现象，导致喘振。程度后，较易发生强烈的流动分离现象，导致喘振。优点：扩压程度大、尺寸小。设计工况下损失较无叶扩压小，优点：扩压程度大、尺寸小。设计工况下损失较无叶扩压小，流道长度短，流动损失小，效率较高。流道长度短，流动损失小，效率较高。 较小时较小时效果明显，效果明显，较无叶扩压效率高较无叶扩压效率高3%-5%。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2749新型扩压器新型扩压器兼有有叶扩压与无叶扩压的优点。兼有有叶扩压与无叶扩压的优点。措施：减小扩压器叶片径向长度、高度措施：减小扩压器叶片径向长度、高度适用
37、于变流量适用于变流量均匀轴向气体流动均匀轴向气体流动压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2750弯道和回流器弯道和回流器 （p247p247图图7-307-30） 弯道和回流器是为了把由扩压器流出的气体均匀引弯道和回流器是为了把由扩压器流出的气体均匀引导至下一级叶轮导至下一级叶轮 。回流器中设有叶片。回流器中设有叶片。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2751蜗壳蜗壳 （p248p248图图7-317-31， 7-327-32 ） a)a)蜗壳前为扩压器蜗壳前为扩压器b)b)蜗壳前为叶轮蜗壳前为叶轮 c)c)不对称内
38、蜗壳不对称内蜗壳 蜗壳的作用是把从扩压蜗壳的作用是把从扩压器或叶轮中（没有扩压器器或叶轮中（没有扩压器时）流出的气体汇集起来，时）流出的气体汇集起来，排至冷凝器或中间冷却器。排至冷凝器或中间冷却器。 图图7-32图图7-31压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27527-5 7-5 相似理论（略，不讲，自学）相似理论（略，不讲，自学） 同流体力学、泵与风机同流体力学、泵与风机 几何相似、流动相似几何相似、流动相似模块化模块化 相似条件：相似条件：几何形状相似几何形状相似进口速度三角形相似进口速度三角形相似马赫数相等马赫数相等气体等熵指数相等气体等熵指数相等
39、 相似模化设计与性能换算相似模化设计与性能换算 P252P252例题例题7-1 7-1 压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27537-6 特性曲线与运行调节 7.6.1 离心式制冷压缩机的性能曲线离心式制冷压缩机的性能曲线0/eP比轴功率比轴功率0/eP每每kWkW制冷量制冷量的等熵功率的等熵功率00essmPP p20相对制冷量相对制冷量压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27547.6.2压缩机与换热器的联合工作压缩机与换热器的联合工作 离心式压缩机的运行离心式压缩机的运行是和管网阻力联系在是和管网阻力联系在一起
40、的，管网主要是一起的，管网主要是指冷凝器和蒸发器。指冷凝器和蒸发器。 只有和这些换热器的只有和这些换热器的性能曲线相配合，压性能曲线相配合，压缩机才能得到运行的缩机才能得到运行的性能曲线。性能曲线。 平衡工作点的确定平衡工作点的确定（a, a, a）压缩机性能曲线压缩机性能曲线冷凝器冷凝器性能曲线性能曲线压缩机出口温度曲线压缩机出口温度曲线压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27557.6.3 旋转失速和喘振旋转失速和喘振 评价一台压缩机性能好坏除了满足制冷机所需压力比评价一台压缩机性能好坏除了满足制冷机所需压力比( (温差温差) )、效率和制冷量的关系之
41、外，还应了解压缩机运行、效率和制冷量的关系之外，还应了解压缩机运行范围的宽窄。范围的宽窄。 冷凝温度曲线上，点冷凝温度曲线上，点K K为压缩机运行的最小流量处，称为为压缩机运行的最小流量处，称为“喘振喘振”工况点，而点工况点，而点M M为压缩机运行的最大流量处，称为压缩机运行的最大流量处，称为为“堵塞堵塞”工况点。工况点。 喘振与堵塞工况之间的区域称为压缩机的稳定工况区。这喘振与堵塞工况之间的区域称为压缩机的稳定工况区。这个范围的大小用最大和最小制冷量的比值来表示。个范围的大小用最大和最小制冷量的比值来表示。 KoKoQ Q。maxmaxQ Q。minmin压缩机原理压缩机原理2016年春季年
42、春季13制冷空调制冷空调2022-3-2756喘振现象喘振现象i0i=01A11Ai压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2757喘振的征状与产生原因喘振的征状与产生原因 喘振征状：喘振征状： 压缩机出口外的制冷剂倒流回叶轮，出现周期性的来回压缩机出口外的制冷剂倒流回叶轮，出现周期性的来回脉动气流，约瑟夫转子出现大的振动，电动机电流脉动脉动气流，约瑟夫转子出现大的振动，电动机电流脉动加剧，气压表也变化无常。加剧，气压表也变化无常。 原因：原因： 冷凝压力过高或吸气压力过低，流量减少到临界值，在冷凝压力过高或吸气压力过低，流量减少到临界值，在叶轮工作面上发生强
43、烈的气体分离，损失大大增加，叶叶轮工作面上发生强烈的气体分离，损失大大增加，叶轮旋转产生的压力不足以克服损失，压力大大降低，但轮旋转产生的压力不足以克服损失，压力大大降低，但叶轮后的背压仍存在，造成气体逆向流动。倒流到进口叶轮后的背压仍存在，造成气体逆向流动。倒流到进口处的气体又与叶轮进口吸入的气体混合，增大了流量，处的气体又与叶轮进口吸入的气体混合，增大了流量，又可以压送气体，但是倒流叶轮中又发生分离，如此周又可以压送气体，但是倒流叶轮中又发生分离，如此周而复始。而复始。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2758喘振的预防喘振的预防 保持冷凝压力与蒸发
44、压力的稳定。可预防喘振保持冷凝压力与蒸发压力的稳定。可预防喘振发生。发生。 但当制冷能力调节得过小时，也会发生喘振。但当制冷能力调节得过小时，也会发生喘振。此时应进行保护性的反喘振调节。如旁通调节，此时应进行保护性的反喘振调节。如旁通调节，从出口引出部分制冷剂，不经冷凝旁通到吸气从出口引出部分制冷剂，不经冷凝旁通到吸气管，既减少了进入蒸发器的制冷剂流量，又不管，既减少了进入蒸发器的制冷剂流量，又不致使压缩机排气量过小，可防止喘振发生。致使压缩机排气量过小，可防止喘振发生。 各公司措施各公司措施p265p265压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2759堵塞
45、堵塞 流量增大，直至流道最小界面处的气体速度达到流量增大，直至流道最小界面处的气体速度达到声速，流量不能再增加，此时称为堵塞流量。或声速，流量不能再增加，此时称为堵塞流量。或者未达到声速，叶轮对气体所做功全部用来克服者未达到声速，叶轮对气体所做功全部用来克服阻力损失，压力并不升高，此时也达到了堵塞工阻力损失，压力并不升高，此时也达到了堵塞工况。况。 氟利昂机组容易出现堵塞，因为声速较小。氟利昂机组容易出现堵塞，因为声速较小。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-27607.6.4 能量调节能量调节（一）通过压缩机调节（一）通过压缩机调节1. 1. 进口节流调
46、节进口节流调节2. 2. 改变转速改变转速3. 3. 进口导叶调节进口导叶调节（二）改变换热器参数（二）改变换热器参数（三）防喘振调节（三）防喘振调节压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2761（一）通过压缩机调节（一）通过压缩机调节 1. 1. 进口节流调节：进口节流调节： 机构简单机构简单 但是有损失但是有损失压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2762（一）通过压缩机调节（一）通过压缩机调节 2. 2. 改变转速改变转速 转速下降时转速下降时冷凝压力也冷凝压力也会下降。会下降。 对效率影响对效率影响不大不大压缩机
47、原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调电机驱动，可采用变频技术电机驱动，可采用变频技术2022-3-2763压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2764（一）通过压缩机调节（一）通过压缩机调节 3. 3. 进口导叶调节进口导叶调节 经济性介于进口节流与调节转速之间经济性介于进口节流与调节转速之间 适用于单级离心压缩适用于单级离心压缩压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2765（二）改变换热器参数（二）改变换热器参数 tsktsk不变时，若改变冷却不变时，若改变冷却水量，可以得到不同的冷水量，可以得到不同
48、的冷凝器性能曲线。凝器性能曲线。 水量减少时，性能曲线变水量减少时，性能曲线变陡，压缩机出口压力也提陡，压缩机出口压力也提高，平衡工作点左移，比高，平衡工作点左移，比轴功率也大为增加。这种轴功率也大为增加。这种调节方法是不经济的。但调节方法是不经济的。但可在采用压缩机调节方法可在采用压缩机调节方法的同时，作为一种辅助性的同时，作为一种辅助性的调节。的调节。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2766（三）防喘振调节（三）防喘振调节 目前一些机组，采用三级或两级压缩，以减少每级的负荷，目前一些机组，采用三级或两级压缩，以减少每级的负荷，或者采用高精度的进口导
49、叶调节，以减少喘振的发生。或者采用高精度的进口导叶调节，以减少喘振的发生。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调2022-3-2767思考题思考题1. 1. 简述离心式制冷压缩机的工作原理及特点。简述离心式制冷压缩机的工作原理及特点。2. 2. 离心式制冷压缩机由哪些主要零部件组成？各主要离心式制冷压缩机由哪些主要零部件组成？各主要零部件的作用是什么？零部件的作用是什么？3. 3. 何谓何谓“喘振喘振”？有何危害？如何避免？有何危害？如何避免 ？4. 4. 离心式制冷机组常用的制冷量调节方法有哪些？各离心式制冷机组常用的制冷量调节方法有哪些？各有什么优缺点？有什么优缺点？
50、5.p2525.p252例题例题7-17-1，制冷剂由，制冷剂由R22R22改为改为R410aR410a。压缩机原理压缩机原理2016年春季年春季13制冷空调制冷空调人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报
