1、机械工业出版社机械工业出版社吴业正吴业正 李红旗李红旗 张华张华 主编主编第三版第三版目录目录离心式制冷压缩机第七章绪论第一章滚动转子式制冷压缩第三章涡旋式制冷压缩机第四章螺杆式制冷压缩机第五章容积式制冷压缩机的容量调节第六章往复式制冷压缩机第二章第一章第一章 绪论绪论概述第一节制冷压缩机分类第二节制冷压缩机的名义工况第三节制冷压缩机发展概况第四节概述概述 制冷压缩机是蒸气压缩式制冷系统的关键部件之一。典型的蒸气压缩式制冷系统如图1-1所示。系统由制冷压缩机1、冷凝器2、节流装置3和蒸发器4组成。制冷压缩机吸入来自蒸发器的低压制冷剂蒸气,在气缸内将其压缩成高压气体,再排入冷凝器,冷凝成高压液体
2、。图1-1蒸气压缩式制冷系统1制冷压缩机2冷凝器3节流装置4蒸发器概述概述 图1-2所示为蒸气压缩式制冷机循环的p-h图(压力-比焓图)。图中p0为蒸发压力,pk为冷凝压力。41为蒸发过程,12为压缩过程,23为冷凝过程,34为等焓节流过程。从p-h图可知,制冷压缩机吸入压力为p0的制冷剂,并在压缩过程中提高其压力,至压力pk后排出,从而保证制冷循环。为此,要求压缩机既有高的可靠性,又有良好的经济性。图1-2蒸气压缩式制冷机循环的p-h图制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 1.2.1按提高气体压力的原理分类 按提高气体压力的原理不同,制冷压缩机分为容积型制冷压缩机和速度型制冷压缩机。1.容积型制
3、冷压缩机 在容积可变的封闭容积中直接压缩制冷剂蒸气,使其体积缩小,从而达到提高压力的目的。这种压缩机称为容积型制冷压缩机。(1)往复式制冷压缩机图1-3所示是一台用于冰箱的制冷压缩机,由气缸1、活塞2、气缸盖7和气阀6等组成封闭容积。图中的容积即为封闭容积。曲轴在电动机驱动下旋转,活塞在内止点和外止点之间做往复运动,完成吸气、压缩、排气和余隙内气体膨胀等过程。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类图1-3一台用于冰箱的制冷压缩机1气缸2活塞3滑管4曲轴5轴承座6气阀7气缸盖制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 (2)螺杆式制冷压缩机它是用一个或两个带螺旋槽的转子在气缸内旋转使制冷剂压缩的压缩机。带双转子
4、的螺杆式制冷压缩机如图1-4所示。图1-5所示为双转子螺杆式制冷压缩机的封闭容积。为了清楚地显示此容积,图1-5中未画出气缸。从吸气孔口吸入的制冷剂蒸气在阳转子、阴转子和气缸构成的封闭容积中压缩,压力升高,最后排出排气孔口。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类图1-4双转子螺杆式制冷压缩机1电动机2阳转子3机壳4排气端盖5机体6阴转子图1-5双转子螺杆式制冷压缩机的封闭容积制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 (3)涡旋式制冷压缩机它是由一个固定的静盘2(渐开线涡旋盘)和一个呈偏心回旋平动的动盘1(渐开线运动涡旋盘)组成可压缩封闭容积的压缩机,如图1-6所示。图1-7所示为涡旋式制冷压缩机的封闭容积。
5、气体被制冷压缩机吸入后,在动盘、静盘构成的封闭容积中压缩,压力升高,最后从排气口7(图1-6)排出。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类图1-6涡旋式制冷压缩机的部分剖视图1动盘2静盘3机体4防自转环5偏心轴6进气口7排气口图1-7涡旋式制冷压缩机的封闭容积制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 (4)滚动转子式制冷压缩机它是由固定的圆形气缸1、转子2、排气阀4、始终紧贴在转子外表面的滑片5以及两侧端盖组成封闭容积的压缩机,如图1-8所示,图上还标出了封闭容积。因转子偏心安置,曲轴旋转时封闭容积不断缩小,气体压力升高,压力达到排气压力后从排气孔3排出。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类图1-8滚动转子式制
6、冷压缩机1气缸2转子3排气孔4排气阀5滑片6弹簧7吸气孔图1-9滑片式制冷压缩机1机体2转子3滑片制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 (5)滑片式制冷压缩机它是由机体1、转子2、滑片3及两侧端盖构成了封闭容积,如图1-9所示。转子旋转时,滑片从槽中甩出,端部紧贴在气缸内壁面上,形成若干个容积可变的月牙形容积。吸气、排气时,该容积与吸气口、排气口相连,容积不封闭。压缩过程中,该容积封闭,通过容积的缩小实现气体的压缩。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 (6)旋叶式制冷压缩机它是由椭圆形气缸1、转子2、叶片4和两侧端盖构成封闭容积,此时转子与气缸为同心配置,叶片在转子上倾斜安装,如图1-10所示。因椭
7、圆形气缸与转子有两条接触线,故压缩机是双作用式的。转子与气缸的同心配置使转子旋转时完全平衡,因而转速高。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类图1-10旋叶式制冷压缩机1气缸2转子3吸气口4叶片5排气阀6前轴承7O形圈8、14前端盖9轴封10挡圈11扁销12圆柱销13大密封圈15油分离器16滤网17单向阀钢球18单向阀弹簧19小密封圈20转子轴制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 速度型制冷压缩机提高制冷剂气体压力的途径是先提高气体动能(同时压力也有些提高),再将动能转变为位能,提高压力。速度型制冷压缩机有离心式和轴流式两种。因轴流式制冷压缩机的压缩比小,不适用于制冷系统,故速度型制冷压缩机一般指离心式
8、制冷压缩机。图1-11所示为单级离心式制冷压缩机的结构示意图。图1-11中,被吸入的制冷剂气体在叶轮1中流动,叶轮传递给气体的功增加气体速度,也适当地提高气体静压。从叶轮流出的高速气体通过扩压器2时,速度降低,压力进一步提高,如图1-12所示。图1-12中,ABC为气体压力变化线,DEF为气体速度变化线。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类图1-11单级离心式制冷压缩机的结构1叶轮2扩压器图1-12离心式制冷压缩机中气体压力和速度的变化1吸气口2叶轮3扩压器4蜗室制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 1.2.2按使用的制冷剂种类分类 按制冷剂种类的不同,制冷压缩机可分为有机制冷剂压缩机和无机制冷剂压缩
9、机两大类。1.2.3按密封方式分类 按密封方式的不同,制冷压缩机可分为开启式、半封闭式和全封闭式三类。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 开启式制冷压缩机是一种靠原动机驱动其伸出机壳外的轴或其他运转零件的压缩机。它的特点是容易拆卸、维修。由于原动机与制冷剂和润滑油不接触,原动机不必具备耐制冷剂和耐油的要求,因而可用于氨制冷系统。开启式制冷压缩机密封性能较差,制冷剂易通过支承曲轴的轴承向外泄漏,因此必须有轴封装置。图1-13所示为中型开启式氨制冷压缩机,曲轴左端有轴封1,右端为油泵10。用曲轴带动油泵,向各润滑部位供油。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类图1-13中型开启式氨制冷压缩机1轴封2进气腔
10、3油压推杆机构4排气管5气缸套及进排气阀组合件6缓冲弹簧7水套8气缸盖9进气管10油泵11曲轴箱12连杆13活塞14曲轴制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 2.半封闭式制冷压缩机 半封闭式制冷压缩机是一种外壳可在现场拆卸修理内部机件的无轴封的制冷压缩机。电动机和压缩机连成一体装在机体内,共用一根主轴,如图1-14所示。图示压缩机的主轴为曲拐式曲轴5,它横卧在一对滑动主轴承上。主轴左端悬臂支承着电动机转子。因电动机为内置电动机,故主轴不必穿过压缩机外壳,不需要轴封。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类图1-14半封闭式制冷压缩机1电动机2通道3压力平衡管4滤网5曲拐式曲轴6轴承7底盖8单向阀9油池10
11、油泵11气阀制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类 3.全封闭式制冷压缩机 全封闭式制冷压缩机是一种压缩机和电动机装在一个由熔焊或钎焊焊死的外壳内的制冷压缩机。焊接的外壳保证制冷剂不会外泄,但也因此使机壳不易打开、修理。图1-15所示为全封闭式制冷压缩机,其电动机和压缩机用弹簧支承。吸气管10、排气管5和加液管4露出壳体,供连接制冷系统、加液和其他工艺之需。制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类图1-15全封闭式制冷压缩机1上弹簧2上支销3支架4加液管5排气管6下弹簧7磁铁8抗扭销9抗扭架及板簧10吸气管制冷压缩机的分类制冷压缩机的分类1.2.4按使用的蒸发温度范围分类使用的蒸发温度范围与制冷压缩机的种类
12、、规格和使用的制冷剂有关。制冷压缩机的性能参数,如制冷量、输入功率、性能系数,均与工况有关。例如,国家标准GB/T 100792001规定了活塞式单级制冷压缩机的使用范围,见表1-1和表1-2。该标准适用于有机制冷剂(R22、R404A、R134a、R407C、R410A等)、无机制冷剂(R717),以及气缸直径不大于250mm的单级活塞式全封闭、半封闭、开启式制冷压缩机。但该标准不适用于以下产品中的压缩机:1)家用冷藏箱和家用冻结箱。2)运输用及特殊用途制冷空调设备。制冷压缩机的名义工况制冷压缩机的名义工况 类型类型吸入压力饱吸入压力饱和温度和温度/排出压力饱和温度排出压力饱和温度/压缩比压
13、缩比高冷凝压力 低冷凝压力高温-1512.5256025506中温-2502555255016低温-40-12.52550254518类型类型吸入压力饱和吸入压力饱和温度温度/排出压力饱和排出压力饱和温度温度/压缩比压缩比中低温-30525458表1-1有机制冷剂压缩机使用范围表1-2无机制冷剂压缩机使用范围制冷压缩机的名义工况制冷压缩机的名义工况类型类型吸入压力饱和温度吸入压力饱和温度 排出压力饱和温度排出压力饱和温度吸入温度吸入温度环境温度环境温度高温7.254.418.3357.248.918.335中温-6.748.918.335低温-31.740.618.335类型类型吸入压力饱和吸
14、入压力饱和温度温度排出压力饱和排出压力饱和温度温度吸入温度吸入温度制冷剂液体温制冷剂液体温度度环境温度环境温度中低温-1530-102532表1-3有机制冷剂压缩机名义工况(单位:)表1-3有机制冷剂压缩机名义工况(单位:)制冷压缩机的名义工况制冷压缩机的名义工况(2)螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机及机组名义工况见表1-5。表1-5螺杆式制冷压缩机(GB/T 194102008)及机组名义工况(单位:类型类型吸气饱和吸气饱和(蒸蒸发发)温度温度排气饱和排气饱和(冷冷凝凝)温度温度吸气温度吸气温度吸气过热度吸气过热度过冷度过冷度高温(高冷凝压力)550200高温(低冷凝压力)40中温(高冷凝压
15、力)-104510或5中温(低冷凝压力)40低温-35制冷压缩机的名义工况制冷压缩机的名义工况(3)全封闭涡旋式制冷压缩机全封闭涡旋式制冷压缩机名义工况见表1-6。表1-6全封闭涡旋式制冷压缩机(GB/T 184292001)名义工况(单位:)类型类型吸气饱和吸气饱和(蒸发蒸发)温度温度排气饱和排气饱和(冷凝冷凝)温度温度吸气温度吸气温度液体温度液体温度环境温度环境温度高温7.254.418.346.135中温-6.748.94.448.935低温-31.740.64.440.635制冷压缩机的名义工况制冷压缩机的名义工况 全封闭涡旋式制冷压缩机使用范围如下:1)高温型。蒸发温度-23.312
16、.5,冷凝温度2760,压缩比6.0。2)中温型。蒸发温度-23.30,冷凝温度2760。3)低温型。蒸发温度-40-12.5,冷凝温度2760。(4)容积式CO2制冷压缩机容积式CO2制冷压缩机名义工况见表1-7。压缩循环压缩循环低温侧低温侧高温侧高温侧亚临界亚临界高温侧高温侧跨临界跨临界应用(蒸发温度类型)循环类型吸气温度蒸发温度冷凝温度冷凝器出口过冷度排气压力膨胀前温度MPa高蒸发温度跨临界20101020亚临界15-5150亚临界20-10中蒸发温度跨临界15-5935跨临界20-10跨临界39-110低蒸发温度亚临界15-35-5/50亚临界2-25亚临界310-50亚临界4-20跨
17、临界15-35935跨临界2-25跨临界332-25制冷压缩机发展概况制冷压缩机发展概况 影响制冷压缩机发展的因素很多,主要有以下两个方面:1.CFCs和HCFCs的替代对制冷压缩机的影响 图1-17所示为原来常用的CFC-11、CFC-12、HCFC-22和R502及其替代制冷剂(箭头横线下)的应用领域。图1-17CFC-11、CFC-12、HCFC-22和R502及其替代制冷剂的应用领域制冷压缩机发展概况制冷压缩机发展概况 2.新技术、新材料的开发和应用 随着计算机、新材料和其他相关工业技术领域的渗透和促进,压缩机技术正在向高效、可靠、低振动、低噪声、结构简单、低成本方向飞速发展:(1)计算机技术的应用 (2)微电子技术在制冷压缩机输气量调节中的应用 (3)新材料的应用
