制冷壓縮機電子教案

1、緒論第一章 容積型制冷壓縮機的熱力學基礎第二章 活塞式制冷壓縮機第三章 螺桿式制冷壓縮機第四章 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機第五章 渦旋式制冷壓縮機第六章 離心式制冷壓縮機第七章 其它形式的容積型制冷壓縮機第八章 制冷壓縮機拆裝實訓制冷壓縮機電子教案緒論1.制冷機一種將熱量從低于環(huán)境介質(zhì)溫度的物體中轉(zhuǎn)移到環(huán)境介質(zhì)中去，這種機器稱為制冷機。2.制冷機分類壓縮式制冷機(包括蒸汽和空氣壓縮機兩種)、吸收式制冷機和蒸汽噴射式制冷機三種類型，其中尤以蒸汽壓縮式制冷機應用最為普遍。3.制冷壓縮機的作用為了能連續(xù)不斷地制冷，需用壓縮機將已汽化的低壓蒸汽從蒸發(fā)器中吸出，并對其做功，壓縮成為高壓的過熱蒸汽，再排入冷凝器中(

2、提高壓力是為了使制冷劑蒸汽容易在常溫下放出熱量而冷凝成液體)。在冷凝器中利用冷卻水或空氣將高壓的過熱蒸汽冷凝成為液體并帶走熱量，制冷劑液體又從冷凝器底部排出。如此周而復始，實現(xiàn)連續(xù)制冷。概括地說，這種制冷方法是使制冷劑在低溫低壓的條件下汽化而吸取周圍介質(zhì)的熱量，并在常溫高壓的條件下冷凝液化而放出熱量由冷卻水(或空氣)帶走。欲使制冷劑實現(xiàn)這樣的熱量轉(zhuǎn)移，必須提供與蒸發(fā)溫度和液化溫度相對應的低壓和高壓條件，而這一條件正是由壓縮機創(chuàng)造的。因此，在蒸汽壓縮式制冷循環(huán)中，只能有了壓縮機，制冷機才能將低溫物體的熱量不斷地轉(zhuǎn)移給常溫介質(zhì)，從而達到制冷的目的。 一、制冷壓縮機的種類與分類制冷壓縮機根

3、據(jù)其工作原理可以分為容積型和速度型兩大類。見圖1  1、壓縮機的種類1)容積型壓縮機用機械的方法使密閉容器的容積變小，使汽體壓縮而增加其壓力的機器，稱為容積型壓縮機。它有兩種結(jié)構(gòu)型式：往復活塞式(簡稱活塞式)和回轉(zhuǎn)式。  2)速度型壓縮機用機械的方法使流動的汽體獲得很高的流速，然后在擴張的通道內(nèi)使汽體流速減小，使汽體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而達到提高汽體壓力的目的，這種機器稱為速度型壓縮機，屬于這一類的有離心式制冷壓縮機。 綜上所述，制冷壓縮機的分類可概括如下：  2、壓縮機的分類1)按工作的蒸發(fā)溫度范圍分類對于單級制冷壓縮機，一般可按

4、其工作蒸發(fā)溫度的范圍分為高溫、中溫和低溫壓縮機三種。2)按密封結(jié)構(gòu)形式分類  A .開啟式壓縮機   B. 半封閉式壓縮機  C. 全封閉式壓縮機   二、制冷壓縮機的當前發(fā)展概況圖2表示了目前各類壓縮機的大致應用范圍及其制冷量大小。下面分別介紹各類壓縮機的發(fā)展概況。1、活塞式制冷壓縮機2、螺桿式制冷壓縮機3、轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機4、渦旋式制冷壓縮機5、離心式制冷壓縮機 三、環(huán)境保護對壓縮機提出的要求隨著工業(yè)的發(fā)展伴之產(chǎn)生的對地球的污染越來越嚴重，環(huán)境保護已成為全球關注的重要問題。而在制冷與空調(diào)領域中CFCS和HCFCS對大氣臭

5、氧層的破壞以及能源消耗造成的全球變暖，都是壓縮機在設計時應高度重視的問題。制冷劑的選用是影響壓縮機設計的諸多因素中應予高度重視的一個問題其一：壓縮機必須把其工作容積的尺寸重新劃定，以適應不同流量的壓力的要求；其二：壓縮機中與制冷劑接觸的各種材料之間的相容性，如合成橡膠和潤滑油，必須給予解決。圖3表示了歐洲原來常用的CFC-11、CFC-12、HCFC-22和R502的應用領域及其可能采用的替代劑（箭頭橫線之下）。   制冷壓縮機電子教案     第一章     容積型制冷壓縮機的熱力學

6、基礎 容積型壓縮機是蒸氣壓縮式制冷機中應用領域最廣泛、使用數(shù)量最多的壓縮機，它們的功率可以從幾十瓦到幾千千瓦的寬廣范圍。盡管容積型壓縮機的結(jié)構(gòu)形式眾多，但究其熱力學基礎還有許多部分是相同的。    第一節(jié)  單級活塞式壓縮機的理論循環(huán)  單級活塞式壓縮機的理論循環(huán)的假設條件：1、壓縮機沒有余隙容積2、吸汽與排汽過程中沒有壓力損失3、吸汽與排汽過程中無熱量傳遞4、無漏汽損失5、無摩擦損失一、活塞式壓縮機的理論輸汽量1.氣缸工作容積Vp，單位為m3  2.理論容積輸氣量qvt(或稱理論排量)，單位為m3/h是

7、指壓縮機按理論循環(huán)工作時，在單位時間內(nèi)所能供給、按進口處吸氣狀態(tài)換算的氣體容積。 (1-2) 3.壓縮機的理論質(zhì)量輸氣量qm t，單位為kg/h        (1-3) 二、壓縮機消耗的理論功率1.理論循環(huán)所消耗的理論功Wts，單位為J，W ts =12 Vd p        (1-4 ) 2.即單位絕熱理論功Wt s為，單位為J，W ts =  h 2 - h 1   

8、(1-4a ) 3.壓縮機所消耗的理論功率Pts，單位為kw     第二節(jié)  容積型壓縮機的實際性能   1、壓縮機中的壓力降2、制冷劑的受熱  3、氣閥運動規(guī)律不完善帶來的效率下降。4、制冷劑泄漏的影響。5、再膨脹的影響6、壓縮過程偏離等熵過程7、壓縮過程的過壓縮和欠壓縮。8、潤滑油循環(huán)量的影響。9、壓縮機的機械摩擦損失和內(nèi)置電動機(封閉式壓縮機)的電動機損失。   第三節(jié)  內(nèi)容積比固定的壓縮機的附加功損失  在那些具有

9、固定內(nèi)容積比的容積型壓縮機中，在工作中會發(fā)生過壓縮和欠壓縮的壓縮過程。一、內(nèi)容積比1.內(nèi)容積比V是指這類壓縮機吸汽終了的最大容積V1與壓縮終了的容積V2的比值，即            ( 1-6 )2.內(nèi)壓力比         工作容積內(nèi)壓縮終了壓力P2與吸汽壓力P1的比值，稱為內(nèi)壓力比        二、附加功損失內(nèi)壓力比與外壓力比不

10、相等時，會產(chǎn)生附加功損失。討論三種情況： Pd>P2        Pd = P2。         Pd<P2 。 由此，當壓縮機內(nèi)壓縮終了壓力與排汽管內(nèi)氣體的壓力不相等，即內(nèi)壓力比與外壓力比不等時，將產(chǎn)生附加功損失，從而降低壓縮機的指示效率。所以，應力求壓縮機的實際運行工況與設計工況相等或接近，以使壓縮機獲得運行的高效率。  第四節(jié)     

11、 制冷壓縮機的基本性能參數(shù) 一、實際輸氣量在一定工況下，單位時間內(nèi)由吸氣端輸送到排氣端的氣體質(zhì)量稱為在該工況下的壓縮機質(zhì)量輸氣量qma，單位為kg/h。    (1-8 ) 二、輸汽系數(shù)壓縮機的實際輸汽量與理論輸汽量之比稱為輸汽系數(shù)。       (1-9 )它用于衡量容積型壓縮機氣缸工作容積的有效利用程度。三、制冷量所謂壓縮機的制冷量，就是壓縮機在一定的運行工況下，在單位時間內(nèi)被它抽吸和壓縮輸送的制冷工質(zhì)在蒸發(fā)制冷過程中從低溫熱源（被冷卻的物體）中所吸取的熱量。在給定工況下壓縮機的制

12、冷量Q0可用下式計算。即：Q0 = qmaq 0 = qvtqv  kW (1-10) 為了便于比較和選用，有必要根據(jù)其不同的使用條件規(guī)定統(tǒng)一的工況來表示壓縮機的制冷量，表1-1和表1-2列出了我國有關國家標準所規(guī)定的不同形式的單級小型活塞式制冷壓縮機的名義工況及工作溫度。 表1-1 有機制冷劑壓縮機名義工況  (單位：)類型吸入壓力飽和溫度排出壓力飽和溫度吸入溫度環(huán)境溫度高溫7.254.1(1)18.3357.218.9(2)18.335中溫-6.748.918.335低溫-31.710.618.335(1)為高冷凝壓力工況(2)為低冷凝壓力工況表中工

13、況制冷劑液體的過冷度為0  表1-2 無機制冷劑壓縮機名義工況 (單位：)類型吸入壓力飽和溫度排出壓力飽和溫度吸入溫度制冷劑液體溫度環(huán)境溫度低溫-1330-102532  四、制(排)熱量制(排)熱量是壓縮機的制冷量和部分壓縮機輸入功率的當量熱量之和，從圖1-3a上所示的實際制冷循環(huán)或熱泵循環(huán)Ph圖可見，在一定工況下的排熱量Qh為Qh = qm a（h2h3）= qm a (h1h4) + (h2h1) = qmaq0 + qma(h2h1) = QO + qma(h2h1)從圖1-3b的壓縮機的能量平衡關系圖上不難發(fā)現(xiàn)qma（h2h1）PelQr于是可

14、得Qh = Q0 + PelQr = Q0 + f Pel           (1-11)五、指示功率和指示效率單位時間內(nèi)實際循環(huán)所消耗的指示功就是壓縮機的指示功率Pi，單位為kW，它等于               (1-12) 制冷壓縮機的指示效率i是指壓縮1kg工質(zhì)所需的等熵循環(huán)理論功與實際循環(huán)指示功i（單位為J/kg）之比。（1-13）i

15、是用以評價壓縮機氣缸或工作容積內(nèi)部熱力過程完成的完善程度。六、軸功率、摩擦功率和軸效率、機械效率由原動機傳到壓縮機主軸上的功率稱為軸功率P e，它的一部分，即指示功率Pi直接用于完成壓縮機的工作循環(huán)，另一部分，即摩擦功率Pm用于克服壓縮機中各運動部件的摩擦阻力和驅(qū)動附屬的設備。 (1-14)軸效率e是等熵壓縮理論功率與軸功率之比，用它可以評定主軸輸入功率的利用完善程度，較適用于開啟式壓縮機。(1-15)機械效率m是指示功率和軸功率之比，用它可以評定壓縮機摩擦損耗的大小程度。 (1-16) (1-17)七、電功率和電效率輸入電動機的功率就是壓縮機所消耗的電功率Pel

16、，電效率el是等熵壓縮理論功率與電功率之比，它是用以評定利用電動機輸入功率的完善程度。 (1-18)對于封閉式制冷壓縮機，其電動機轉(zhuǎn)子直接裝在壓縮機的主軸上，所以電效率對它較為適用  (1-19) 八、性能系數(shù)為了最終衡量制冷壓縮機的動力經(jīng)濟性，采用性能系數(shù)COP(Coefficient of performance)，它是在一定工況下制冷壓縮機的制冷量與所消耗功率之比。對于開啟式壓縮機，其性能系數(shù)COPe，(單位為w/w)為     (1-20)對于封閉式壓縮機，其性能系數(shù)為  (1-21)性能系數(shù)也有另一種名稱

17、單位輸入功率制冷量，其定義相同。對于封閉式制冷壓縮機，性能系數(shù)還有另一種表達形式能效比EER(Energy Efficiency Ratio)，其單位為W/W或Btu/(w-h)，使用時要注意其單位。制冷壓縮機電子教案第二章  活塞式制冷壓縮機第一節(jié)  活塞式壓縮機概述 一、壓縮機分類1、              1、  按使用的工質(zhì)分類分為氨壓縮機、氟利昂壓縮機、異丁烷壓縮機等。2、   &#

18、160;          2、  按氣缸布置方式分類分為臥式、直立式和角度式三種類型。如圖2-1所示。3、              3、  按壓縮機的密封方式分類分為開啟式和封閉式兩大類。4、              4、&

19、#160; 按制冷量的大小分類 配用電動機功率不小于0.37kW、氣缸直徑小于70mm的壓縮機為小型活塞式制冷壓縮機；氣缸直徑為70170mm的壓縮機為中型活塞式制冷壓縮機。5、              5、  按氣體壓縮的級數(shù)分類分為單級壓縮和多級(一般為兩級)壓縮制冷壓縮機。如果有一臺壓縮機來實現(xiàn)兩級壓縮，則又稱為單機雙級制冷壓縮機。6、        

20、0;     6、  按活塞行程分類分為短行程和長行程兩種。   二、壓縮機的型號及基本參數(shù)按GB108711989規(guī)定，小型活塞式單級制冷壓縮機的型號表示如下：       開啟式壓縮機的基本參數(shù)規(guī)定：氣缸直徑為60mm、轉(zhuǎn)速范圍為6001500r/min。半封閉式壓縮機基本參數(shù)規(guī)定：氣缸直徑為30mm40mm50mm60mm，名義轉(zhuǎn)速為1440r/min。中型活塞式單級制冷壓縮機的型號表示：    &#

21、160;壓縮機組型號表示：           小型、中型活塞式單級制冷壓縮機的基本參數(shù)見表2-1和表2-2。 表2-1  小型活塞式單級制冷壓縮機的基本參數(shù)類  別缸徑/mm行程/mm轉(zhuǎn)速范圍/（r/min）開啟式50，60446001500半封閉式30，40，50，60441440  表2-2 中型活塞式單級制冷壓縮機的基本參數(shù)類別缸徑/mm行程/mm轉(zhuǎn)速范圍/(r/min)缸數(shù)容積排量(8缸)最高轉(zhuǎn)速(r/min)排量/(m3/h)最高轉(zhuǎn)速

22、/(r/min)排量/(m3/h)半封閉式7070180010002，3，4，6，81800232.61000129.255182.6101.5開啟式10010015007502，4，6，81500565.2750282.680452.2226.112511012006001200777.2600388.6100706.5353.3170140100050010001524.5500762.8 目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家在樣本等資料上，仍習慣于沿用老的壓縮機型號表示方法，即        第二節(jié) 

23、0;    第二節(jié)      活塞式壓縮機的基本結(jié)構(gòu)和工作過程一、基本結(jié)構(gòu)和名詞術語1、基本結(jié)構(gòu)各種活塞式制冷壓縮機的制冷量、外形、制冷劑、用途等不盡相同，但其基本結(jié)構(gòu)和組成的主要零部件都大體相同，即包括機體、曲軸、連桿組件、活塞組件、吸排汽組件、汽缸套組件等。圖2-2即為一臺立式兩缸活塞曲柄連桿式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)軸測圖。       2、名詞術語下面利用圖2-3介紹壓縮機的有關名詞術語。1外止點（上止點）：活塞在汽缸中作反復運動時，離曲軸旋轉(zhuǎn)中

24、心最遠的位置，如圖2-3（a）所示。2內(nèi)止點（下止點）：活塞在汽缸中作反復運動時，離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置，如圖2-3（b）所示。3活塞行程：外止點與內(nèi)止點之間的距離，通常用S表示，等于曲柄半徑R的兩倍，即S=2R，單位為米（或毫米）。4余隙容積：活塞位于外止點時，活塞頂面與汽缸端面之間的容積，汽閥通道（與汽缸一直相通的）及第一道活塞環(huán)以上的環(huán)形容積的總和（圖2-3（a），以Vc表示。5相對余隙容積：余隙容積與汽缸工作容積之比，以C表示，即式中：Vc 余隙容積；           

25、Vp 汽缸工作容積。 二、壓縮機的工作過程1、  1、  理想工作過程2、  2、  實際工作過程    壓縮機的實際工作過程與理想工作過程存在著較大的區(qū)別。實際工作過程如圖2- 5所示。             第三節(jié)  活塞式壓縮機的熱力性能 一、輸汽系數(shù)及其影響因素由于余隙容積，吸汽和排汽壓力損失，汽體與汽缸壁之間的熱量交換以及泄漏等因素的影響。壓縮機的實際輸汽量總是小于

26、它的理論排汽量。壓縮機的實際輸汽量qVa與理論輸汽量qV t的比值，稱為壓縮機的輸汽系數(shù)，即 輸汽系數(shù)綜合了影響壓縮機實際排汽量的各種因素，是評價壓縮機性能的一個重要指標，輸汽系數(shù)越小，表示壓縮機的實際排汽量與理論排汽量相差越大。顯然，壓縮機的輸汽系數(shù)值總是小于1的。輸汽系數(shù)可以寫成容積系數(shù)v、壓力系數(shù)p、溫度系數(shù)t和泄漏系數(shù)l 乘積形式，即：              （2-1）1、影響壓縮機輸汽系數(shù)的各種因素：1）容積系數(shù)V、它反映了壓縮機中余隙容積的

27、存在對壓縮機輸氣量的影響。由理論分析和推導可知，容積系數(shù)V、可由下式進行計算：     (2-2)pC對V的影響較小，可以略去不計，則式(2-2可以簡化為(2-3)2）壓力系數(shù)它反映了吸氣壓力損失對壓縮機輸氣量的影響。經(jīng)推導和分析可知，可用下式表示：    (2- 4) 3）溫度系數(shù) T它反映在吸氣過程中，因氣體的預熱對輸氣量的影響。吸入氣體與壁面的熱交換是一個復雜的過程，與制冷劑的種類、壓縮比、氣缸尺寸、壓縮機轉(zhuǎn)速、氣缸冷卻情況等因素有關。T的數(shù)值通常用經(jīng)驗公式計算。對于開啟式壓縮機為  &#

28、160;  (2-5) 對于封閉式制冷壓縮機為     (2-6) 4）泄漏系數(shù)它反映壓縮機工作過程中由于泄漏而引起的對輸氣量的影響。泄漏是的大小與壓縮機的制造質(zhì)量、磨損程度、氣閥設計、壓力差大小等因素有關。對于高速多缸壓縮機的輸氣系數(shù)，可由上述四個系數(shù)的乘積求出，也可由試驗結(jié)果整理出來的經(jīng)驗公式求出。例如日本的木村亥之助推薦的經(jīng)驗公式(簡稱木村公式)如下1)當轉(zhuǎn)速大于720r/min，c = 3% 4%時    (2-7)2)對雙級壓縮機的低壓級    (2-8)

29、 2、輸氣系數(shù)的特性曲線壓縮機的輸汽系數(shù)可通過分析或計算求得，也可通過壓縮機在不同工況下進行試驗，測得的制冷劑質(zhì)量流量qma，按公式求得，并將求得的值做成輸汽系數(shù)特性曲線，供設計或運行時查找。圖2-6是開啟式壓縮機隨工況變化關系。  二、壓縮機的功率和效率1、指示功率與指示效率單位時間內(nèi)所消耗的指示功，稱為壓縮機的指示功率。理想循環(huán)中壓縮1kg制冷劑所消耗的功Wts，與實際循環(huán)中所消耗的功Wi的比值，稱為壓縮機的指示效率，用i表示。        (2-9)  開啟式壓縮機中

30、的 可用下列經(jīng)驗公式計算：i = T+bte                    (2-10) 壓縮機的指示效率也可由圖2-7查取。影響指示功率和指示效率的因素有壓縮比，吸、排氣過程的壓力損失，相對余隙容積，吸氣預熱程度及制冷劑泄漏等。2、軸功率、磨擦功率與機械效率由原動機傳到曲軸上的功率稱為軸功率，用Pe表示。軸功率的一部分直接用于壓縮氣體，稱為指示功率，用Pi表示；另一部分用于克服曲柄連桿機

31、構(gòu)等的摩擦阻力，稱為摩擦功率，用Pm表示。兩者之比值稱為機械效率，用m表示。即        （2-11）制冷壓縮機的機械效率一般在0.750.9之間。圖2-8示出機械效率m與壓縮比之間的關系曲線。由圖可見，m隨的增加而下降。這是因為增大，指示功率減少而摩擦功率幾乎保持不變，從而導致m下降的緣故。 指示效率i與機械效率m的乘積，稱為壓縮機的軸效率，用e表示。  一般在0.60.7之間。3、配用電動機功率制冷壓縮機所需要的軸功率，是隨工況的變化而變化的，選配電動機功率時，應考慮到這一因素。如果壓縮機本身帶有

32、卸載裝置，可以空載起動，則電動機的軸功率可按運行工況下的軸功率，再考慮適當裕量(10%15%)選配。 三、壓縮機的排汽溫度制冷壓縮機的排汽溫度雖不是主要性能指標，但它對壓縮機能否良好運行卻是一個很重要的因素。1.影響因素2.降低排溫的措施  四、壓縮機的運行特性曲線和工況1、運行特性曲線壓縮機的運行特性是指在規(guī)定的工作范圍內(nèi)運行時，壓縮機的制冷量和功率隨工況變化的關系。圖2-9是47FG(4FV7K)型壓縮機的性能曲線。  由性能曲線可見：當蒸發(fā)溫度一定時，隨著冷凝溫度的上升，制冷量減少，而軸功率增大；當冷凝溫度一定時，隨著蒸發(fā)溫度的下降，制冷

33、量減少。通過性能曲線，可以較方便地求出制冷壓縮機在不同工況下的性能系數(shù)COPe，它的數(shù)值也是隨冷凝溫度和蒸發(fā)溫度而變化的。COPe值是說明制冷壓縮機性能的一個不可缺少的主要經(jīng)濟指標。在相同工況下，COPe值越大說明壓縮機性能越好。應注意到：對于半封閉和全封閉壓縮機，性能曲線一般是反映蒸發(fā)溫度與同軸電動機輸入電功率之間的關系，這樣能比較直觀地反映總耗電量，對用戶有較實用的參考價值。 2、壓縮機的工況由以上分析可知，同一臺壓縮機的制冷量，是隨t h和to的改變而改變的，因此不指出壓縮機的工作條件而比較它的制冷量的大小是沒有意義的。為了對壓縮機的性能加以對比，根據(jù)我國的具體情況，規(guī)定了“名

34、義工況”、“考核工況”、“最大功率工況”、“低吸氣壓力工況”等。表2-3列出全封閉式活塞制冷壓縮機的名義工況。表2-4和表2-5列出GB108711989規(guī)定的小型活塞式單級制冷壓縮機名義工況和考核工況。表2-6和表2-7列出GB108741989規(guī)定的中型活塞式單級制冷壓縮機名義工況和考核工況。 表2-3 全封閉活塞式制冷壓縮機名義工況   (單位：) 工況制冷劑冷凝溫度蒸發(fā)溫度過冷溫度吸氣溫度環(huán)境溫度備注高溫工況R2254.47.246.13535±3GB10079-1988低溫工況R12、R22、R50230-15251535±

35、3 冰箱工況R1254.4-23.332.232.235±3GB9098-1988   表2-4  小型壓縮機名義工況    (單位：) 使用溫度范圍制冷劑吸入壓力飽和溫度吸入溫度排出壓力飽和溫度制冷劑液體溫度高  溫R12784944R22中  溫R12-74338R22低  溫R12-235R22R502 表2-5  小型壓縮機考核工況    (單位：) 使用溫度范圍制冷劑吸入壓力飽和溫度吸入溫度排出壓

36、力飽和溫度制冷劑液體溫度高  溫R125154035R22中  溫R12-153025R22低  溫R12R22R502 表2-6  中型壓縮機名義工況    (單位：) 使用溫度制冷劑吸入壓力飽和溫度吸入溫度排出壓力飽和溫度制冷劑液體溫度低冷凝壓力時高冷凝壓力時低冷凝壓力時高冷凝壓力時高  溫R1271843553850R22中  溫R12-73530R22R7171-低  溫R12-2355550R22R502R717-15-   表2-7&

37、#160; 中型壓縮機考核工況    (單位：) 使用溫度制冷劑吸入壓力飽和溫度吸入溫度排出壓力飽和溫度制冷劑液體溫度低冷凝壓力時高冷凝壓力時低冷凝壓力時高冷凝壓力時高  溫R1251540503545R22中、低溫R12-153025R22R502R717-10- 制冷壓縮機的工況雖然可以根據(jù)需要加以改變，但仍有一定的經(jīng)濟、安全的工作范圍。超出這個范圍，壓縮機的運行可靠性降低，效率和作用壽命下降，甚至會發(fā)生危險。全封閉式活塞制冷壓縮機的設計和使用條件見表2-8。GB108721989、GB108751989分別規(guī)定了小、中型活塞式單

38、級制冷壓縮機的設計和使用條件，見表2-9和表2-10。壓縮機在此條件下，應能長期可靠工作，并根據(jù)此規(guī)定確定壓縮機的最大壓縮比和工作范圍。 表2-8  全封閉活塞式制冷壓縮機的設計和使用條件  使用條件制冷劑R12R22R502冷凝溫度/高溫用-60-低溫用605050最大壓力/MPa高溫用-2.0-低溫用1.21.61.6最高排氣溫度/130150150冷凝溫度/高溫用-1520-低溫用-30-5-30-5-455    表2-9  小型壓縮機設計和使用條件 項   

39、; 目R12R22R502最高排氣壓力飽和溫度/606049最大壓力/MPa1.41.81.8最高吸氣壓力飽和溫度/1010-10最高排氣溫度/125145145使用溫度范圍/高  溫10-10-中  溫0-20-低  溫-10-30-10-35-10-40當使用于中溫時為55；使用于低溫時為49。 表2-10  中型壓縮機設計和使用條件 項    目R717R12R22R502高冷凝壓力低冷凝壓力高冷凝壓力低冷凝壓力最高排氣壓力飽和溫度/466049 6049最大壓力/Mpa1.61.41.8

40、1.61.8最高吸氣壓力飽和溫度/510-10最高排氣溫度/150 125 145145使用溫度范圍/高  溫- 10-10-中  溫5-15 0-20低  溫-10-30-10-35-10-40中溫時最高排氣壓力飽和溫度為55。根據(jù)壓縮機的設計和使用條件，GB108741989規(guī)定了制冷壓縮機的耐壓試驗和氣密性試驗的條件，見表2-11。 表2-11  壓縮機的耐壓和氣密性試驗壓力 制冷劑耐壓試驗氣密試驗高冷凝溫度低冷凝溫度高冷凝溫度低冷凝溫度R717-3.0-2.0R223.753.02.50

41、2.0R502-3.0-2.0R122.401.801.601.20  例2-1 試對612.5AG（6AW12.5）壓縮機進行考核工況下的熱力計算。解：按壓縮機型式、型號表示規(guī)則可知：該機為6缸、W形、缸徑D125mm、行程S100mm、轉(zhuǎn)速n960r/min，制冷劑為氨的壓縮機。相對余隙容積取c = 0.04。按氨壓縮機的考核工況，蒸發(fā)溫度te = - 15、過冷溫度t 4 =25、冷凝溫度t c =30。該工況下物質(zhì)循環(huán)的p-h圖。如圖2-10所示。 由氨制冷劑的熱力性質(zhì)表和圖，查得各點的有關參數(shù)值如下：  參數(shù)te/t c/t 1

42、9;/t 4/p c/kPap e/kPah 1 '/(kJ/kg)h2 /(kJ/kg)h4=h5/(kJ/kg)V1'/(kJ/kg)數(shù)值-1530-1025236.411691374.71612.7241.30.521）單位制冷量q0 h1 h4 = 1374.7241.31133.67   kJ/kg2）單位理論功ts =2 h11612.71374.7238   kJ/kg3）理論輸氣量 4）容積系數(shù)5）壓力系數(shù)6）溫度系數(shù) 7）泄漏系數(shù)取 l  = 0.988）輸氣系數(shù)= V p T l = 0.

43、869×0.952×0.852×0.98 = 0.699）實際質(zhì)量輸汽量10）制冷量Q0 = qma·q0=0.157×1133.67=178  kW11）指示效率i = t + bte=0.8520.001×15=0.83712）指示功率13）摩擦功率P m = qvt· p m= 0.118×50=5.9kW式中  p m平均摩擦壓力（kPa），對于氨壓縮機，p m = （5070）kPa14）軸功率Pe = P i + P m = 44.64+5.9=50.54kW15）性能系數(shù) 

44、;   第四節(jié)  活塞式壓縮機的主要零部件與結(jié)構(gòu)  一、活塞組活塞組是活塞、活塞銷、活塞環(huán)等的總稱?；钊M在連桿的帶動下，在氣缸內(nèi)作往復運動，在氣閥部件的配合下完成吸入、壓縮和輸送氣體的作用。1、活塞  筒形活塞分頂部、環(huán)部和裙部三部分。2、活塞銷   活塞銷用來連接活塞和連桿小頭。3、  3、  活塞環(huán)  活塞環(huán)有氣環(huán)和油環(huán)兩種。氣環(huán)的作用是密封氣缸的工作容積，防止壓縮氣體通過氣缸壁與活塞表面之間的間隙泄漏到曲軸箱中。油環(huán)的作用是刮下附著于氣缸壁上多余的潤滑油，并使壁面上油

45、膜分布均勻。汽環(huán)的密封作用如圖2-13所示。   汽環(huán)的泵油作用如圖2-14所示。 二、連桿組連桿組部件如圖2-16所示。它是由小頭襯套、連桿體、大頭軸瓦、連桿螺栓、大頭蓋、螺母及開口銷等組成。       連桿的作用是將活塞與曲軸連接起來，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛钊耐鶑瓦\動。連桿與曲軸相連的一端稱連桿大頭，作旋轉(zhuǎn)運動；雖一端通過活塞銷與活塞相連的部分，稱為連桿小頭，作往復運動；大頭與小頭之間稱為連桿體，作往復與擺動的復合運動。連桿大頭有剖分式和整體式兩種。連桿小頭一般為整體式圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，如圖2

46、-19所示。連桿體的截面形狀有工字形（圖2-20）、圓形等。有些連桿體中間鉆有油孔，以便使?jié)櫥湍苡纱箢^通過油孔送到小頭，潤滑小頭軸承。  剖分式連桿大頭用螺栓或螺釘連接大頭蓋。 三、曲軸  曲軸是壓縮機的重要部件之一，壓縮機的全部功率都通過曲軸輸入。曲軸受力情況復雜，要求有足夠的強度、剛度和耐磨性。在中小型制冷壓縮機中，最為常見的是曲拐軸和偏心軸兩種類型。曲拐軸簡稱曲軸，結(jié)構(gòu)如圖2-22所示。它由主軸頸、曲柄和曲柄銷（又稱連桿軸頸）三部分組成。   偏心軸結(jié)構(gòu)如圖2-23所示，多用于小型全封閉或半封閉式壓縮機中。連桿大頭采

47、用整體式，裝在偏心輪上，軸的一端作為電動機的主軸，主軸承和連桿都采用滑動軸承，潤滑油從軸上的油孔進入連桿軸承。四、軸封裝置   軸封裝置是開啟式壓縮機的重要部件之一。它的作用是防止曲軸箱內(nèi)的制冷劑通過曲軸伸出端向外泄漏，或者壓縮機在真空下運行時，不致使外界空氣通過曲軸伸出端向曲軸箱內(nèi)滲透。軸封裝置主要有波紋管式和摩擦環(huán)式兩種。.摩擦環(huán)式軸封裝置的結(jié)構(gòu)型式也很多，常見的如圖2-24所示        五、氣閥組氣閥是壓縮機的重要部件之一。它的正常工作才能保證壓縮機實現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣、膨脹四個工作過程。氣閥

48、實質(zhì)上是一自動閥，氣閥的啟閉是依靠閥片二側(cè)的壓力差來實現(xiàn)的。氣閥主要由閥座、閥片、彈簧和閥蓋（閥片的升高限制器）組成，如圖2-25所示。氣閥的結(jié)構(gòu)型式也是多種多樣，最常見的有環(huán)片閥、簧片閥兩種。（1）環(huán)片閥    這是日前應用最廣泛的一種。我國缸徑在70mm以上的中小型活塞式制冷壓縮機系列，均采用如圖2-26所示這種型式。  （2）簧片閥  又稱舌簧閥或翼狀閥。閥片一端固定在閥座上，另一端可以上下運動，以達到啟閉的目的。閥片由厚度為0.10.3mm的彈性薄鋼片制成，因此質(zhì)量輕、慣性小、啟閉迅速，適用于小型高轉(zhuǎn)速壓縮機?；善y閥片的形狀

49、很多，隨閥座上氣流通道和閥片的固定位置而異?，F(xiàn)列舉數(shù)種示于圖2-28。         六、機體和缸套1.機體的作用與要求機體是支承壓縮機全部質(zhì)量并保證各零部件之間有正確的相對位置的部件。機體包括氣缸體和曲軸箱兩個部分。安裝氣缸套的部位稱為氣缸體，安裝曲軸的部位稱曲軸箱。裝在機體上的還有氣缸蓋、軸承座等零部件。機體是整個壓縮機的支架，因而要求其有足夠的強度和剛性。2.機體的結(jié)構(gòu)型式機體的結(jié)構(gòu)型式很多，有的帶氣缸套，有的氣缸是直接在機體上加工而成。圖2-29所示為一小型兩缸壓縮機的機體結(jié)構(gòu)。高速多缸壓縮機的機體常采用

50、氣缸體和氣缸套分開的結(jié)構(gòu)型式，如圖2-30所示。這種結(jié)構(gòu)型式的機體剛性好、結(jié)合面少、結(jié)構(gòu)簡單，氣缸套和機體可分別采用不同的材料，對氣缸體的要求低，所以為國內(nèi)外高速多缸的壓縮機廣泛采用。3.氣缸套.氣缸套的形狀如圖2-31所示。氣缸套采用優(yōu)質(zhì)耐磨鑄鐵鑄造，也可對工作面進行多孔性鍍鉻和離子氮化處理，以提高使用壽命。      第五節(jié)   第五節(jié)   活塞式壓縮機的潤滑系統(tǒng)    潤滑是壓縮機中的重要問題之一，它不僅影響到壓縮機的性能指標，而且與壓縮機的壽命、可靠性、安全

51、性也直接相關。潤滑的作用如下：1) 降低壓縮機的摩擦功、摩擦熱和零件的磨損，提高壓縮機的機械效率，增加壓縮機的可靠性和耐久性。2)帶走摩擦熱，使摩擦表面溫度不致過高。3)潤滑油充滿與氣缸的間隙和軸封的摩擦表面之間，增強了密封作用。4)帶走磨屑，改善摩擦表面的工作情況。一、潤滑方式及潤滑系統(tǒng)制冷壓縮機的潤滑方式可分為飛濺潤滑和壓力潤滑兩種類型。飛濺潤滑是利用運動零件的擊濺作用，將潤滑油送至需要的摩擦表面，圖2-32所示的立式開啟式壓縮機是一個典型的采用飛濺潤滑的壓縮機。 壓力潤滑是利用油泵產(chǎn)生一定的油壓，通過輸油通道將潤滑油送到各摩擦表面。壓力潤滑有離心油泵潤滑和齒輪油泵潤滑和齒輪油泵

52、潤滑兩種。1、離心油泵潤滑系統(tǒng)離心油泵潤滑系統(tǒng)廣泛應用于小型全封閉式制冷壓縮機中。圖2-33示出離心油泵潤滑系統(tǒng)。 2、齒輪油泵潤滑系統(tǒng)壓縮機的曲軸為水平安裝時，大多數(shù)采用如圖2-34所示的齒輪油泵式壓力潤滑系統(tǒng)。二、潤滑設備壓力潤滑系統(tǒng)的主要設備有油泵、過濾器、油冷卻器、油壓調(diào)節(jié)閥、油壓繼電器及油壓表等。1、齒輪油泵目前制冷壓縮機中所采用的齒輪油泵有下列三種型式。（1）外嚙合齒輪油泵  這種齒輪油泵的結(jié)構(gòu)雖簡單，但只能單方面轉(zhuǎn)動供油，否則將失去泵油能力。（2）月牙形齒輪油泵  其結(jié)構(gòu)如圖2-36所示。它具有可正反旋轉(zhuǎn)的優(yōu)點，但制造精度要求高，故使用不夠廣泛。（3

53、）內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)子油泵  又稱轉(zhuǎn)子泵，其結(jié)構(gòu)如圖2-37所示。轉(zhuǎn)子泵同樣具有結(jié)構(gòu)緊湊、可正反旋轉(zhuǎn)的優(yōu)點。由于外、內(nèi)轉(zhuǎn)子可用鐵-石墨粉末模壓燒結(jié)成形，因而加工簡單、節(jié)省材料、精度高、壽命長，被廣泛采用。   2、油過濾器制冷壓縮機中潤滑油過濾器有粗過渡器和精過濾器兩種。它的作用是濾去潤滑油中的金屬屑、型砂、機械雜質(zhì)等，防止它們進入摩擦表面，造成磨損加劇。粗過濾器往往做成網(wǎng)式，裝在曲軸箱油池內(nèi)。精過濾器大多采用金屬片縫隙式，其結(jié)構(gòu)如圖2-39所示。精過濾器也可使用羊毛氈作為過濾材料，過濾效果更好，但阻力很大，且易阻塞。3、油冷卻器曲軸箱（或機殼）內(nèi)的油溫不宜過高，

54、否則會因油過稀而破壞正常的潤滑。油冷卻器置于曲軸箱底部，它由帶肋片的鋼管彎制而成，管內(nèi)通冷卻水，把潤滑油的熱量帶走。4、油壓調(diào)節(jié)閥油壓調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)潤滑系統(tǒng)中的油壓。一般安裝在壓縮機的后主軸承上，如圖2-40所示。 三、潤滑油的性能制冷壓縮機使用的潤滑油，也稱為冷凍（機）油。為保證壓縮機的正常運行，對潤滑油的性能有下列要求：1)相容性。所選用的潤滑油應與所采用的制冷劑及材料等相容。2)粘度。粘度是潤滑油的最主要特性，它不僅決定油的潤滑性能，而且還直接影響到壓縮機的性能、摩擦零件的冷卻和密封性能。3)酸值。潤滑油中如含有酸類物質(zhì)，與金屬接觸會引起腐蝕。4)濁點。所選潤滑油濁點應低于蒸發(fā)

55、溫度，否則石蠟析出會阻塞節(jié)流機構(gòu)。5)凝點。冷凍油的凝點一般應低于40。6)閃點。冷凍油的閃點必須比排氣溫度高1530以上，以免引起潤滑油的結(jié)焦甚至燃燒。通常要求潤滑油的閃點不低于150。7)化學穩(wěn)定性、氧化安定性。8)含水量、機械雜質(zhì)和溶膠。潤滑油中不應含有水分、機械雜質(zhì)和溶膠。9)擊穿電壓。這是表示冷凍油電絕緣性能的指標。SH03491992標準中，對于礦物油或合成烴型冷凍油，按40時的運動粘度分N15、N22、N32、N46、N68五個粘度等級。對它們的技術要求見表2-12。表2-12  冷凍機油技術要求(SH03491992)項  目質(zhì)量指標試驗方法粘度等級N15N

56、22N32N46N68GB3141運動粘度(40)(mm2/s)13.516.519.824.228.835.241.450.661.274.8GB 265閃點(開口)/(不低于)150160160170180GB 267凝點/(不高于)-40-35GB 510傾點/報  告GB 3535酸值(mgKOH/g)(不大于)0.020.030.05GB 264水溶性酸或堿無GB 259腐蝕(T3銅片，100，3h)，級(不大于)1GB 5096氧化安定性：氧化后酸值/(mgKOH/g)(不大于)氧化后沉淀物/%(不大于) 0.050.005 0.20.02 

57、0.050.005 0.100.02 SY 2652及注機械雜質(zhì)無GB511水分無GB260水分報告報告SY2122顏色，號報告GB6540濁點(與氟氯烷的混合物)/ (不高于)-282666灰分(%)(不大于)0.0050.0010.0050.01GB508注：1.氧化條件：140 ，14h，空氣流速50mL/min。    2.N32號冷凍機油不得加入降凝劑。    3.供蒸發(fā)溫度不低于-20的冷凍機使用的N22冷凍機油，允許其凝點不高于-25。第六節(jié)   活塞式壓縮機的能量調(diào)節(jié)方法壓縮機制

58、冷量的大小與運轉(zhuǎn)情況有關。當外界條件或被冷卻對象的負荷發(fā)生變化時，為了既保持室(庫)內(nèi)所需要的低溫，又要實現(xiàn)經(jīng)濟運行，就必須根據(jù)外界條件的變化，調(diào)節(jié)壓縮機的產(chǎn)冷量，也應是調(diào)節(jié)輸氣量，使其和當時的外界負荷相適應。一、壓縮機的間歇運行在小型制冷機中，經(jīng)常采用使壓縮機間歇運行的方法來實現(xiàn)調(diào)節(jié)室(庫)溫的目的。這種能量調(diào)節(jié)方法只用于功率10kW設備中，對于容量較大的壓縮機，機器的頻繁開停不僅能量損失較大，而且影響機器的壽命和供電回路中電壓的濾去，影響其它設備的正常工作。二、旁通調(diào)節(jié)和頂開吸氣閥片調(diào)節(jié)1.旁通調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)主要原理是將吸、排氣腔連通，壓縮機排氣直接返回吸氣腔，實現(xiàn)輸氣量調(diào)節(jié)。圖2-41所示裝置

59、為在壓縮機內(nèi)部旁通調(diào)節(jié)輸氣量的裝置2.頂開吸氣閥片調(diào)節(jié)目前我國缸徑在70mm以上的高速多缸制冷壓縮機，廣泛采用頂開吸氣閥片的辦法來調(diào)節(jié)輸氣量。它的工作原理是：調(diào)節(jié)機構(gòu)將壓縮機的吸氣閥片強制頂離閥座，使吸汽閥始終處于開啟狀態(tài)。壓縮機吸氣過程中，低壓蒸汽從吸氣閥吸入，壓縮過程中因壓力無法升高，排氣閥始終處于關閉狀態(tài)，低壓蒸氣又通過吸汽閥重新回到吸氣腔，因而使該氣缸的輸氣量為零，達到輸氣量調(diào)節(jié)的目的。由于吸氣閥片關閉時閥座密封面所在位置不同，頂開的方式也不同。  A.當吸氣閥片密封面在吸氣閥片上面時，需將吸氣閥片向下頂開(圖2-42)。   

60、0;                                                   &#

61、160;         B.當吸氣閥的閥座密封面在閥片下面時，需將吸氣閥片向上頂開(參見圖2-43、圖2- 44 )。                                 &#

62、160;                                圖2- 45中油活塞右側(cè)的油壓來自壓力油分配閥(又稱為輸氣量控制閥)，見圖2-45。 三、關閉吸汽通道的調(diào)節(jié)  關閉吸氣通道調(diào)節(jié)輸氣量的機構(gòu)如圖2-46所示。四、變速調(diào)節(jié)可分為有級變速調(diào)節(jié)和無級變速

63、調(diào)節(jié)兩種調(diào)節(jié)方法。有級變速通過改變電動機的級對數(shù)實現(xiàn)。無級變速的壓縮機，它的電動機轉(zhuǎn)速通過改變輸入電動機的電源頻率而改變。變轉(zhuǎn)速壓縮機采用變頻的方法后，其輸氣量的調(diào)節(jié)更適應用戶的需要。變轉(zhuǎn)速壓縮機產(chǎn)生的技術問題較多，如潤滑問題、氣閥問題、變頻器的生產(chǎn)和成本等，均需妥善解決。五、起動卸載為降低起動時電動機的負荷，采用起動卸載的方法。圖2-47表示一臺半封閉式制冷壓縮機的卸載裝置。 第七節(jié)     活塞式壓縮機的總體結(jié)構(gòu) 活塞式壓縮機的總體結(jié)構(gòu)與使用的制冷劑、工況、冷負荷以及生產(chǎn)、安裝成本等因素有關。大體上可分為單機和多機組合機組兩大類。

64、 一、各種典型總體結(jié)構(gòu)按壓縮機的密封方式分類，壓縮機可分為開啟式，半封閉式和全封閉式三種。1、開啟式制冷壓縮機開啟式壓縮機的曲軸功率輸入端伸出機體，通過聯(lián)軸器或帶輪和原動機相連接。它的特點是容易拆卸、維修，但密封性較差，工質(zhì)易泄漏，因此曲軸外伸端有軸封裝置。 圖2- 48示出812.5ACG(8AS12.5)型壓縮機的總體結(jié)構(gòu)剖面圖。  這種缸徑的系列有2、4、6、8缸，行程有100mm、110mm兩種，按氨、R12、R22三工質(zhì)通用要求設計，使用不同制冷劑時，只需更換相應的安全閥及氣閥彈簧等。2、半封閉式制冷壓縮機半封閉式制冷壓縮機的電動機和壓縮機裝在

65、同一機體內(nèi)并共用同一根主軸，因而不需要軸封裝置，避免了軸封處的制冷劑泄漏。 圖2-49示出B87F-20(8FS7B)型壓縮機的結(jié)構(gòu)總圖。圖2-50示出另一種半封閉式壓縮機的結(jié)構(gòu)總圖。3、全封閉式制冷壓縮機全封閉式制冷壓縮機的特點，是將壓縮機與電動機一起組裝在一個密閉的罩殼內(nèi)，形成一個整體，從外表上看只有壓縮機進、排氣管和電動機引線。圖2-51為國產(chǎn)2FV5Q型全封閉壓縮機剖面圖。壓縮機的外部罩殼由鋼板沖壓而成，分上下兩部分，裝配完畢后焊死。它比半封閉壓縮機更為緊湊，密封性更好。  在一些醫(yī)用及家用冰箱中，為了進一步簡化壓縮機的結(jié)構(gòu)，采用滑管滑塊式機構(gòu)來代替連桿組件，如圖2-52所示。圖