制冷与空调设备 教学课件 ppt 作者 魏龙 第1章　制冷压缩机

1、第1章 制冷压缩机,1.学习要求 2.本章难点 1.1 制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况 1.2 活塞式制冷压缩机 1.3 螺杆式制冷压缩机 1.4 其他类型的制冷压缩机 实训1 活塞式制冷压缩机的拆装 实训2 螺杆式制冷压缩机的拆装 思考与练习,1.学习要求,1)了解制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况。 2)掌握活塞式制冷压缩机的基本结构、工作原理与分类；了解我国活塞式制冷压缩机的形式及基本参数。 3)了解活塞式制冷压缩机实际工作循环与理论工作循环的差别；能正确计算活塞式制冷压缩机的输气量、制冷量、功率和效率；能正确分析影响输气量、容积效率及排气温度的主要因素。 4)了解活塞式制冷压缩机的运行特性曲线及运行界限，会使用运行特性曲线图。 5)掌握活塞式制冷压缩机主要零部件的作用及结构特点；了解活塞式制冷压缩机的典型产品及特性。 6)掌握螺杆式制冷压缩机的基本结构、工作原理及特点；了解螺杆式制冷压缩机的内容积比及附加功损失。,1.学习要求,7)能正确计算螺杆式制冷压缩机的输气量、功率和效率；能正确分析影响容积效率的主要因素。 8)了解螺杆式制冷压缩机的运行特性曲线，会使用运行特性曲

2、线图。 9)掌握螺杆式制冷压缩机主要零部件的作用及结构特点；了解螺杆式制冷压缩机的典型产品及特性。 10)掌握单螺杆式制冷压缩机的基本结构和工作原理；了解单螺杆式制冷压缩机的结构参数；了解单螺杆式制冷压缩机能量和内容积比的调节原理与结构；了解单螺杆式制冷压缩机的典型产品及特性。 11)掌握离心式、滚动活塞式及涡旋式制冷压缩机的基本结构和工作原理。,1.学习要求,12)了解离心式制冷压缩机的分类、主要零部件及应用范围；了解滚动活塞式制冷压缩机和涡旋式制冷压缩机的主要结构形式和特点。 13)能看懂制冷压缩机的结构图。 14)会查阅制冷压缩机的相关资料、图表、标准、规范、手册等，具有一定的运算能力。 15)具有根据使用要求选用制冷压缩机的初步能力。 16)能够正确拆装活塞式制冷压缩机和螺杆式制冷压缩机。,2.本章难点,1)活塞式制冷压缩机热力性能的相关参数计算理论性较强，掌握起来有一定难度，应结合例题与习题加强练习。 2)活塞式、螺杆式及离心式制冷压缩机的结构复杂，零部件较多，仅通过看结构简图而掌握其总体结构有一定难度，应结合拆装实训，通过拆装观察制冷压缩机的具体实物帮助理解。,1.1 制冷

3、压缩机的分类、应用范围及名义工况,1.1.1 制冷压缩机的分类 1.按工作原理分类 (1)容积型压缩机 在容积型压缩机中，一定体积的气体先被吸入气缸里，继而在气缸中其体积被强制压缩，气体压力升高，当达到一定压力时气体便被强制地从气缸排出。 (2)速度型压缩机 在速度型压缩机中，气体压力的升高是由气体的速度转化而来的，即先使气体获得一定的速度，然后将气体的动能转化为压力能。,图1-1 制冷压缩机的分类和结构示意简图,1.1 制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况,2.按使用的制冷剂种类分类 3.按使用的蒸发温度范围分类,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,4.按密封结构形式分类,1.1 制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况,图1-2 制冷压缩机的密封结构形式 a)开启式 b)半封闭式 c) 全封闭式 1压缩机 2轴封 3联轴器 4电动机 5、7、9可拆卸的密封盖板 6机体 8曲轴 10焊封的罩壳 11弹性支撑,(1)开启式压缩机 开启式压缩机的曲轴功率输入端伸出机体之外，通过传动装置(联轴器或带轮)与原动机相连接。,1.1 制冷压缩机的分类、应用范围及名

4、义工况,(2)封闭式压缩机 封闭式压缩机采用封闭式的结构，把电动机和压缩机连成一个整体，装在同一机壳内共用一根主轴，因而可以取消开启式压缩机中的轴封装置，避免了由此产生泄漏的可能性。 1.1.2 制冷压缩机的应用范围,B1-3.tif,1.1.3 名义工况,1.1 制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况,1.活塞式单级制冷压缩机,表1-4 有机制冷剂压缩机名义工况(单位：), 为高冷凝压力工况。 为低冷凝压力工况。,表1-5 无机制冷剂压缩机名义工况(单位：),2.螺杆式制冷压缩机,1.1 制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况,表1-6 螺杆式制冷压缩机及机组名义工况(单位：), 用于R717。 吸气温度适用于高温名义工况，吸气过热度适用于中温、低温名义工况。 3.全封闭涡旋式制冷压缩机,1.1 制冷压缩机的分类、应用范围及名义工况,表1-7 全封闭涡旋式制冷压缩机名义工况(单位：),(1)高温型 蒸发温度为-23.312.5，冷凝温度为2760，压力比6.0。 (2)中温型 蒸发温度为-23.30，冷凝温度为2760。 (3)低温型 蒸发温度为-40-12.5，冷凝温度为2760。,1

5、.2 活塞式制冷压缩机,1.2.1 活塞式制冷压缩机的基本结构、工作原理与特点 1.基本结构,图1-3 活塞式制冷压缩机的基本结构 1机体 2曲轴 3曲柄销 4连杆 5活塞销 6活塞 7吸气阀片 8吸气阀弹簧 9排气阀片 10排气阀弹簧 11安全弹簧 12排气腔 13气阀 14气缸 15活塞环 16吸气腔,1.2 活塞式制冷压缩机,图1-4 活塞式制冷压缩机的气缸布置形式 a)卧式 b)直立式 c)V形 d)W形 e)Y形 f)S形 g)X形,1.2 活塞式制冷压缩机,2.工作原理,图1-5 活塞式制冷压缩机的工作过程 a)压缩 b)排气 c)膨胀 d)吸气,(1)压缩过程 当活塞处于最下端位置(称为内止点或下止点)时，气缸内充满了从蒸发器吸入的低压制冷剂蒸气，吸气过程结束。,1.2 活塞式制冷压缩机,(2)排气过程 活塞继续向上运动，气缸内的高温高压制冷剂蒸气不断地通过排气管流出，直到活塞运动到最高位置(称为外止点或上止点)时排气过程结束。 (3)膨胀过程 活塞运动到上止点时，由于压缩机的结构及制造工艺等原因，气缸中仍有一些空间，该空间的容积称为余隙容积。 (4)吸气过程 膨胀过程结

6、束时，吸气阀开启，低压气体被吸入气缸中，直到活塞到达下止点的位置。 3.特点 1.2.2 我国活塞式制冷压缩机的形式和基本参数 1.活塞式单级制冷压缩机,1.2 活塞式制冷压缩机,表1-8 活塞式压缩机气缸布置形式,1.2 活塞式制冷压缩机,表1-9 活塞式压缩机基本参数,(1)压缩机型号表示方法,1.2 活塞式制冷压缩机,J1.tif,(2)压缩机组型号表示方法,1.2 活塞式制冷压缩机,J2.tif,J3.tif,2.活塞式单机双级制冷压缩机,1.2 活塞式制冷压缩机,表1-10 活塞式单机双级制冷压缩机气缸布置形式和高低压缸数配比,1.2 活塞式制冷压缩机,表1-11 活塞式单机双级制冷压缩机基本参数,(1)压缩机型号有下述两种表示方法,1.2 活塞式制冷压缩机,J4.tif,1.2 活塞式制冷压缩机,J5.tif,(2)压缩机组型号表示方法,J6.tif,1.2 活塞式制冷压缩机,1.2.3 活塞式制冷压缩机的热力性能 1.工作循环 (1)理论工作循环 1)无余隙容积。 2)无吸、排气压力损失。 3)吸、排气过程中无热量传递，即气体与气缸等机件之间不发生热交换。 4)在循环过程

7、中气体没有任何泄漏。,图1-6 单级活塞式压缩机的理论工作循环 a)p-V图 b)压缩机示意图,1.2 活塞式制冷压缩机,5)气体压缩过程的过程指数为常数。 (2)实际工作循环 在分析压缩机的理论工作循环中曾作了一系列的假设，而在实际工作循环中，问题就远非这么简单。,图1-7 单级活塞式压缩机的实际工作循环,1.2 活塞式制冷压缩机,2.性能参数及其计算 (1)输气量及容积效率 压缩机在单位时间内经过压缩并输送到排气管内的气体，换算到吸气状态的容积，称为压缩机的容积输气量，简称输气量(或排量)。 1)理论输气量。 2)实际输气量。 3)容积效率。 容积系数V。容积系数V反映了压缩机余隙容积的存在对压缩机输气量的影响，是表征气缸工作容积有效利用程度的系数。由于安装压缩机的气阀须留出一定空隙，活塞到达外止点时也不可能与气缸盖完全贴紧，,1.2 活塞式制冷压缩机,图1-8 气缸内的余隙容积(活塞位于外止点时), 压力系数p。,1.2 活塞式制冷压缩机,压力系数p反映了由于吸气阀阻力的存在致使实际吸气压力p0小于吸气管中的压力p0，从而造成吸气量减少的程度。压力系数p可用下式计算： 温度系数T

8、。温度系数T表示吸气过程中气体从气缸壁等部件吸收热量造成体积膨胀，从而造成吸气量减少的程度。吸入气体与壁面的热交换是一个复杂的过程，与制冷剂的种类、压力比、气缸尺寸、压缩机转速、气缸冷却情况等因素有关。T的数值通常用经验公式计算。 泄漏系数L。泄漏系数L反映压缩机工作过程中因泄漏而对输气量的影响。压缩机的泄漏主要是由于活塞环与气缸壁之间的密封不严，吸、排气阀关闭不及时或不严密，造成制冷剂蒸气从高压侧泄漏到低压侧，从而引起输气量的下降。,1.2 活塞式制冷压缩机,(2)制冷量 制冷压缩机热力循环的性质与其工作条件有关，压缩机吸入气体的压力与比体积及压缩终了时的压力，取决于制冷循环的温度条件。 (3)功率和效率 压缩机实际工作过程与理论工作过程的区别会影响到它的功耗，如吸排气时的压力损失、运动机械的摩擦、压缩过程偏离等熵过程等，均使压缩机的功耗增大。 1)指示功率和指示效率。 2)轴功率、摩擦功率和机械效率。 3)轴效率。 4)配用电动机功率。 (4)性能系数COP和能效比EER 性能系数COP是制冷量和输入功率之比。,1.2 活塞式制冷压缩机,解：1)计算压缩机的理论输气量qVt。 2)

9、将制冷循环表示在lgp-h图上(见图1-9)，从氨的饱和状态热力性质图(或表)上查得下列参数h1=1363.141kJ/kg；h2=1598.84kJ/kg；h4=h5=264.787kJ/kg；pk=1.169MPa；p0=0.23636MPa；v1=0.50682m3/kg；t2=102。,图1-9 例图,1.2 活塞式制冷压缩机,3)计算单位容积制冷量qv。 4)计算容积效率V。 5)计算压缩机的实际制冷量0。 6)计算压缩机的理论功率。 7)计算压缩机的轴功率 Pe。 (5)压缩机的排气温度 排气温度在压缩机运行中是一个重要参数，必须严格控制。 1)排气温度过高的危害性。 排气温度过高，将使容积效率降低和轴功率增加；润滑油黏度降低，使轴承和气缸、活塞环产生异常磨损，甚至会引起烧毁轴瓦和气缸拉毛的事故。,1.2 活塞式制冷压缩机, 过高的压缩机排气温度促使制冷剂和润滑油在金属的催化下出现热分解，生成对压缩机有害的游离碳、酸类和水分。酸类物质会腐蚀制冷系统的各组成部分和电气绝缘材料。水分会堵住毛细管。积炭沉聚在排气阀上，既破坏了其密封性，又增加了流动阻力。积炭使活塞环卡死在环槽里，失去密封作用。剥落下来的炭渣若被带出压缩机，会堵塞毛细管、干燥器等。 压缩机的过热甚至会导致活塞的过分膨胀而卡死在气缸内，以及封闭式压缩机内置电动机的烧毁。 排气温度过高也会影响压缩机的使用寿命，因为化学反应速度随温度的升高而加剧。一般认为，电气绝缘材料的温度上升10，其使用寿命要减少一半。这一点对全封闭式压缩机显得特别重要。,1.2 活塞式制冷压缩机,2)排气温度的计算公式。 3)降低排气温度的主要措施。 设计时要限制压缩机单级的压力比。高压力比应采用多级压缩中间冷却的办法来实现。在运行中，要防止冷凝压力过高、蒸发压力过低等故障。降低吸、排气阻力实际上也起到了减小气缸中实际压力比的作用。 加强对压缩机的冷却，削弱对吸入制冷剂的加热，以降低吸气终了制冷剂的温度和多变压缩过程指数是降低排气温度的有效途径，例如缩小排气腔与吸气腔之间的分割面；气缸盖上设置冷却水套；吸气管外包以隔热层等。 在封闭式压缩机中

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