制冷技術(shù) 課件 第3-5章 蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的組成、制冷壓縮機(jī)、壓縮式制冷系統(tǒng)的設(shè)備和自控

第三章蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)

的組成和圖式第一節(jié)蒸氣壓縮式氨制冷系統(tǒng)

一、制冷系統(tǒng)的供液方式在蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)中，根據(jù)向蒸發(fā)器供液的方式不同可分為直接供液、重力供液、液泵供液三種。（一）直接供液方式直接供液是指制冷劑液體通過(guò)膨脹閥直接向蒸發(fā)器供液，而不經(jīng)過(guò)其它設(shè)備的制冷系統(tǒng)，又稱(chēng)直接膨脹供液系統(tǒng)，見(jiàn)圖3-1所示。

圖3-1直接供液的R12制冷流程圖1—壓縮機(jī)2—油分離器3—臥式殼管冷凝器4—干燥過(guò)濾器5—熱交換器6—蒸發(fā)器7—手動(dòng)膨脹閥8—熱力膨脹閥9—電磁閥

直接供液主要適用于氟利昂制冷系統(tǒng)和成套制備空調(diào)冷凍水或低溫鹽水的氨系統(tǒng)。

（二）重力供液方式重力供液是利用制冷劑液柱的重力來(lái)向蒸發(fā)器供液。這種系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)膨脹閥的制冷劑先經(jīng)過(guò)氨液分離器，將其中氨蒸氣分離后，使氨液借助于氨液分離器的液面和蒸發(fā)器的液面之間的液位差作為動(dòng)力，達(dá)到向蒸發(fā)器供液的目的。見(jiàn)圖3-2所示。目前除小型氨為制冷劑的冷庫(kù)采用重力供液外、大、中型冷庫(kù)均采用液泵供液方式。第一節(jié)蒸氣壓縮式氨制冷系統(tǒng)圖3-2重力供液制冷系統(tǒng)示意圖1—膨脹閥2—氨液分離器3—頂排管4—墻排管5—供液調(diào)節(jié)站6—回氣調(diào)節(jié)站7—放油閥8—集油器

9—遙控液位計(jì)10—電磁閥

（三）液泵供液方式液泵供液是指制冷系統(tǒng)借助液泵的機(jī)械力來(lái)向蒸發(fā)器供液，也稱(chēng)液泵強(qiáng)制循環(huán)。見(jiàn)圖3-3所示。適用于各種類(lèi)型冷藏庫(kù)和人工冰場(chǎng)等。

圖3-3氨泵供液強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)示意圖1—低壓循環(huán)貯液桶2—氨泵3—膨脹閥4—電磁閥5—正常液位控制器6—警戒液位控制器7—止回閥8—供液調(diào)節(jié)站9—回氣調(diào)節(jié)站10—U形頂管11—盤(pán)管式墻管12—冷風(fēng)機(jī)13—自動(dòng)旁通閥14—差壓控制器15截止閥第一節(jié)蒸氣壓縮式氨制冷系統(tǒng)二、空調(diào)用氨制冷系統(tǒng)第一節(jié)蒸氣壓縮式氨制冷系統(tǒng)

圖3-4為空調(diào)用氨制冷成套設(shè)備系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)采用直接供液方式。其工作過(guò)程是：壓縮機(jī)1將蒸發(fā)器內(nèi)所產(chǎn)生的低壓低溫的氨蒸氣吸入氣缸內(nèi)，經(jīng)壓縮后成為高壓高溫的氨氣先經(jīng)過(guò)氨油分離器2，將氨氣中所攜帶的少量潤(rùn)滑油分離出來(lái)，再進(jìn)入冷凝器3。高壓高溫的氨氣在冷凝器中把熱量放給冷卻水后而使自身凝結(jié)為氨液，并不斷地貯存到貯液器4中，使用時(shí)貯液器的高壓氨液由供液管送至膨脹閥5節(jié)流降壓后，送入蒸發(fā)器6。低壓低溫氨液在蒸發(fā)器中不斷吸收空調(diào)回水的熱量而氣化，空調(diào)回水放出熱量而溫度降低，降溫后的冷凍水送入空調(diào)噴淋室噴淋空氣，吸收空氣的熱量，吸熱后再用泵打入蒸發(fā)器繼續(xù)冷卻，循環(huán)使用，氣化后形成的低壓氨氣又被壓縮機(jī)1吸走，如此往復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)制冷。在制冷系統(tǒng)中，氨壓縮機(jī)的排氣部分至膨脹閥以前屬于高壓（高溫）部分；膨脹閥后至壓縮機(jī)的吸氣部分屬于低壓（低溫）部分，所以膨脹閥是制冷系統(tǒng)高、低壓力的分界線(xiàn)。為了保證壓縮機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，就要使進(jìn)入壓縮機(jī)的氨蒸氣先經(jīng)過(guò)氨液分離器，將其中的氨液分離出來(lái)。這里需要指出，用于空調(diào)的制冷裝置一般不裝氨液分離器，因?yàn)榱⒐苁秸舭l(fā)管組上的粗豎管可以起到氨液分離器的作用。第一節(jié)蒸氣壓縮式氨制冷系統(tǒng)

氨氣從壓縮機(jī)氣缸帶出的潤(rùn)滑油，雖然大部分被油分離器中分離下來(lái)，但是還會(huì)有部分潤(rùn)滑油被帶入冷凝器、貯液器和蒸發(fā)器內(nèi)。由于氨制冷劑不溶于潤(rùn)滑油，而且潤(rùn)滑油的密度大于氨液的密度，因此潤(rùn)滑油會(huì)積存在上述設(shè)備的底部，必須定期排出，否則會(huì)影響制冷系統(tǒng)的正常工作。在本系統(tǒng)中，蒸發(fā)器內(nèi)積存的油從小集油包直接排出。氨油分離器、冷凝器、貯液器中積存的潤(rùn)滑油送入集油器7中，然后在低壓條件下將它放出。在冷凝器和貯液器中，有不凝性氣體（主要是空氣）。將會(huì)影響其正常工作，所以必須定期排出，為了不使混合氣體中氨蒸氣隨同排出，排出前應(yīng)經(jīng)過(guò)不凝性氣體分離排出。它是利用高壓氨液經(jīng)節(jié)流后在蒸發(fā)盤(pán)管內(nèi)氣化吸熱使管間的混合氣體溫度降低，使混合氣體中的氨氣凝結(jié)為氨液，從而達(dá)到分離不凝性氣體的目的。系統(tǒng)設(shè)置了緊急泄氨器。當(dāng)機(jī)房發(fā)生火警等意外事故時(shí)，可將貯液器和蒸發(fā)器中的氨液分為兩路迅速排至緊急泄氨器，在其中與自來(lái)水混合排入下水道，以免發(fā)生嚴(yán)重的爆炸事故。第一節(jié)蒸氣壓縮式氨制冷系統(tǒng)三、冷藏庫(kù)用氨壓縮制冷系統(tǒng)圖3-5冷藏庫(kù)的氨壓縮制冷裝置重力供液系統(tǒng)圖1—壓縮機(jī)2—氨油分離器3—臥式冷凝器4—高壓貯淮器5—調(diào)節(jié)閥6—?dú)庖悍蛛x器7—蒸發(fā)排管8—排液桶9—集油器10—空氣分離器第一節(jié)蒸氣壓縮式氨制冷系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由氨壓縮機(jī)、氨油分離器、冷凝器、高壓貯液器、調(diào)節(jié)閥、氣液分離器、蒸發(fā)器（蒸發(fā)排管或冷風(fēng)機(jī)）、排液桶、集油器、空氣分離器所組成。在冷藏庫(kù)設(shè)計(jì)中，蒸發(fā)排管或冷風(fēng)機(jī)設(shè)在冷庫(kù)內(nèi)，制冷壓縮機(jī)和一些輔助設(shè)備在制冷機(jī)房?jī)?nèi)，其中立式冷凝器、高壓貯液器、集油器、空氣分離器等輔助設(shè)備設(shè)在室外。冷藏庫(kù)氨壓縮制冷系統(tǒng)的工作過(guò)程是，經(jīng)壓縮機(jī)1壓縮后排出的高壓高溫制冷劑蒸氣，先經(jīng)過(guò)氨油分離器2再進(jìn)入冷凝器3，冷凝后的氨液進(jìn)入高壓貯液器4，來(lái)自高壓貯液器的氨液經(jīng)管路送至調(diào)節(jié)閥5節(jié)流降壓降溫后，被送到安裝在一定高度上的氣液分離器6，在氣液分離器中，將節(jié)流所產(chǎn)生的氨蒸氣分離后，氨液經(jīng)液體調(diào)節(jié)站進(jìn)入蒸發(fā)排管7（或冷風(fēng)機(jī)），氨液在蒸發(fā)排管內(nèi)吸收冷庫(kù)被冷卻（冷凍）食品的熱量而氣化，氣化后的氨蒸氣又經(jīng)過(guò)氣液分離器將氨蒸氣中所攜帶的液滴分離出來(lái)后，再進(jìn)入壓縮機(jī)，這樣不但防止了壓縮機(jī)的濕沖程，也使蒸氣中的液體制冷劑得到了充分的利用。第一節(jié)蒸氣壓縮式氨制冷系統(tǒng)

除霜的方法：

①采用專(zhuān)門(mén)的器具來(lái)進(jìn)行除霜，這種方法叫“掃霜”；

②利用高壓高溫的氨蒸氣通過(guò)蒸發(fā)排管，使管外的霜層受熱熔化而自行脫落，這種方法稱(chēng)為“沖霜”。沖霜的工作過(guò)程：

沖霜開(kāi)始前，開(kāi)啟排液桶8上的降壓閥，使桶內(nèi)的壓力降低到相連接系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力，然后再關(guān)閉降壓閥。此時(shí)，需要停止冷藏庫(kù)的工作，適當(dāng)關(guān)小總調(diào)節(jié)站的有關(guān)調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉分調(diào)節(jié)站上被沖霜冷藏間的供液閥和回氣閥，打開(kāi)排液閥以及排液桶上的進(jìn)液閥，使冷藏間的蒸發(fā)排管中的氨液因壓差關(guān)系輸入排液桶中，在排液過(guò)程中，如蒸發(fā)管組內(nèi)的氨液不易排出；可緩慢開(kāi)啟壓力較高的熱氨沖霜閥，再稍微開(kāi)啟蒸發(fā)管組的沖霜加壓閥，以增加被沖霜排管壓力（表壓力不應(yīng)超過(guò)0.6MPa）。排液時(shí)，排液桶的貯液量不應(yīng)超過(guò)80%。待管組內(nèi)氨液排出后，關(guān)閉排液閥和排液桶的進(jìn)液閥。第一節(jié)蒸氣壓縮式氨制冷系統(tǒng)

開(kāi)始沖霜時(shí)，開(kāi)啟沖霜閥，使過(guò)熱氨蒸氣送入蒸發(fā)排管，此時(shí)管內(nèi)溫度上升霜層熔化，沖霜完畢后關(guān)閉沖霜閥。沖霜后應(yīng)緩慢開(kāi)啟蒸發(fā)管組的回氣閥，降低排管內(nèi)的壓力，當(dāng)回氣壓力達(dá)到系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力后，恢復(fù)供液。于是就開(kāi)啟供液閥和調(diào)整總調(diào)節(jié)站的調(diào)節(jié)閥。沖霜時(shí)排入排液桶的氨液，在排出排液桶前，須在筒內(nèi)靜置20min左右，以便使其中所含的潤(rùn)滑油沉淀，然后進(jìn)行放油，放油后應(yīng)緩慢開(kāi)啟排液桶的加壓閥，待桶內(nèi)壓力達(dá)到0.6MPa后關(guān)閉加壓閥，然后開(kāi)啟排液桶的出液閥并關(guān)閉貯液器的出液閥，開(kāi)啟浮球調(diào)節(jié)閥前的總供液閥，使氨液經(jīng)氣液分離器向蒸發(fā)排管供液（排液桶在排液過(guò)程中應(yīng)保持桶內(nèi)壓力在0.6MPa），排液完畢后應(yīng)關(guān)閉加壓閥和出液閥，并開(kāi)啟高壓貯液器的出液閥恢復(fù)總調(diào)節(jié)站的正常供液。為了給再次排液作好準(zhǔn)備，在排液后，應(yīng)開(kāi)啟降壓閥以降低排液桶的壓力。氨泵供液一般用于多層樓的冷藏庫(kù)建筑中，近年來(lái)在一些中、小型冷庫(kù)中也廣泛采用。第一節(jié)蒸氣壓縮式氨制冷系統(tǒng)第二節(jié)蒸氣氟利昂壓縮制冷系統(tǒng)圖3-6氟利昂壓縮制冷系統(tǒng)圖1—氟利昂壓縮機(jī)2—氟油分離器3—水冷式冷凝器4—過(guò)濾干燥器5—電磁閥6—?dú)庖簾峤粨Q器7—熱力膨脹閥8—分液器9—蒸發(fā)器10—高低壓力繼電器

圖3-6所示為氟利昂壓縮制冷系統(tǒng)，它與氨制冷系統(tǒng)主要區(qū)別在于，增設(shè)了過(guò)濾干燥器、氣液熱交換器、熱力膨脹閥、電磁閥等部件。氟利昂壓縮制冷系統(tǒng)的工作過(guò)程是：低壓低溫的氟利昂制冷劑蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)1內(nèi)進(jìn)行壓縮，壓縮后的高壓制冷劑氣體經(jīng)氟利昂油分離器2將攜帶的潤(rùn)滑油分離出來(lái)，然后進(jìn)入水冷式冷凝器3（也有用風(fēng)冷式冷凝器），在其中制冷劑被冷凝為液體，氟利昂液體由冷凝器下部的出液管排出并經(jīng)過(guò)濾干燥器4，將所含的水分和雜質(zhì)過(guò)濾掉，再經(jīng)電磁閥5，并流經(jīng)氣液熱交換器6，經(jīng)氣液熱交換器過(guò)冷后的氟利昂液體進(jìn)入熱力膨脹閥7節(jié)流降壓，并經(jīng)分液器8將低壓低溫的氟利昂液體均勻地送往蒸發(fā)器（助片式）9，在蒸發(fā)器內(nèi)，氟利昂液體吸收被冷物體的熱量而氣化，氣化后的低壓低溫的制冷劑蒸氣進(jìn)入熱交換器6，在熱交換器中吸收管內(nèi)高壓高溫液體的熱量而過(guò)熱，過(guò)熱后又重新被壓縮機(jī)吸入，再次被壓縮，如此往復(fù)循環(huán)，以達(dá)到制冷的目的。第二節(jié)蒸氣氟利昂壓縮制冷系統(tǒng)

在系統(tǒng)中設(shè)置了高低壓力繼電器10，與壓縮機(jī)的吸排氣管道相連接，當(dāng)排氣壓力超過(guò)額定數(shù)值時(shí)，可使壓縮機(jī)自動(dòng)停車(chē)，以免發(fā)生事故；當(dāng)吸氣壓力低于額定數(shù)值時(shí)，壓縮機(jī)自行停車(chē)，以免壓縮機(jī)在不必要的低溫下工作而浪費(fèi)電能。冷凝器與蒸發(fā)器之間的管路上裝設(shè)電磁閥5，用來(lái)控制供液管路的自動(dòng)啟閉。當(dāng)壓縮機(jī)停車(chē)時(shí)，電磁閥立即將供液管路關(guān)閉，防止大量氟利昂液體進(jìn)入蒸發(fā)器，導(dǎo)致壓縮機(jī)再次啟動(dòng)時(shí)液體被吸入發(fā)生沖缸事故。當(dāng)壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電磁閥可將供液管路自動(dòng)打開(kāi)。

熱力膨脹閥7是裝在蒸發(fā)器前的供液管路上（它的感溫包緊扎在靠近蒸發(fā)器的回氣管路上），它除了對(duì)氟利昂液體進(jìn)行節(jié)流降壓外，還根據(jù)感溫包感受到的低壓氣體的溫度高低，來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器液體的數(shù)量（詳見(jiàn)第五章）?？照{(diào)機(jī)組用的氟利昂制冷系統(tǒng)的工作流程基本上與圖3-6相似。第二節(jié)蒸氣氟利昂壓縮制冷系統(tǒng)習(xí)題與思考題3—1．氨制冷系統(tǒng)由哪些設(shè)備和控制儀器儀表組成？3—2．氟利昂制冷系統(tǒng)有哪些設(shè)備組成？3—3．制冷系統(tǒng)有幾種供液方式？各種供液方式有何特點(diǎn)？3—4．氨和氟利昂制冷系統(tǒng)的主要區(qū)別有哪些？3—5．現(xiàn)場(chǎng)參觀，畫(huà)出其制冷工藝流程圖。第四章制冷壓縮機(jī)

制冷壓縮機(jī)是蒸氣壓縮式制冷裝置中最主要的設(shè)備。壓縮機(jī)根據(jù)其工作原理的不同?？煞譃槿莘e式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)兩大類(lèi)。容積式壓縮機(jī)依靠改變氣缸容積來(lái)進(jìn)行氣體壓縮。常用的容積式壓縮機(jī)有活塞式壓縮機(jī)和回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)?；钊綁嚎s機(jī)是容積式壓縮機(jī)中使用最廣泛的機(jī)種。離心式壓縮機(jī)是依靠離心力的作用，連續(xù)地將吸入的氣體進(jìn)行壓縮。離心式壓縮機(jī)廣泛使用于大型的制冷系統(tǒng)中。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

一、活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)（一）根據(jù)氣體流動(dòng)情況分類(lèi)可分為順流式和逆流式兩大類(lèi)。

1、順流式制冷壓縮機(jī)活塞為一空心園柱體，它的內(nèi)腔與進(jìn)氣管連通，進(jìn)氣閥設(shè)在活塞頂部，當(dāng)活塞向下移動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體從活塞頂部進(jìn)入氣缸；當(dāng)活塞向上移動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體被壓縮，并由上部排出，氣缸內(nèi)氣體順同一方向流動(dòng)，故稱(chēng)順流式。

圖4-1順流式活塞壓縮機(jī)1—曲軸箱2—?dú)飧左w3—?dú)飧咨w4—曲軸5—連桿6—活塞7—進(jìn)氣閥8—排氣閥9—緩沖彈簧2、逆流式活塞制冷壓縮機(jī)如圖4-2所示。此種壓縮機(jī)的進(jìn)、排氣閥均設(shè)置在氣缸頂部，當(dāng)活塞向下移動(dòng)時(shí)，低壓氣體由頂部進(jìn)入氣缸；活塞向上移動(dòng)時(shí)，被壓縮的氣體仍從頂部排出，這樣，由于氣體進(jìn)入氣缸及排出氣缸的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)相反，故稱(chēng)逆流式制冷壓縮機(jī)。

第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造圖4-2逆流式活塞壓縮機(jī)1—?dú)飧?—活塞3—連桿4—曲輛5—進(jìn)氣閥6—排氣閥

（二）根據(jù)氣缸排列和數(shù)目的不同分類(lèi)可分為臥式、立式、高速多缸壓縮機(jī)。目前常用的高速多缸制冷壓縮機(jī)有三大類(lèi)型，即V型，W型和S型（扇型）。如圖4-3所示。圖4-3高速多缸制冷壓縮機(jī)氣缸排列（a）扇型（b）W型（c）V型第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

（三）根據(jù)構(gòu)造不同分類(lèi)可分為開(kāi)啟式、半封閉式和全封閉式。

開(kāi)啟式制冷壓縮機(jī)的壓縮機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)分別為兩個(gè)設(shè)備，一般氨制冷壓縮機(jī)和制冷量較大的氟里昂壓縮機(jī)為開(kāi)啟式。

半封閉式制冷壓縮機(jī)是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)的曲軸箱封閉在同一空間，因而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是在氣態(tài)制冷劑中運(yùn)行，因此，對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求較高。此外，這種壓縮機(jī)不適用于有爆炸危險(xiǎn)的制冷劑。所以半封閉式制冷壓縮機(jī)均為氟利昂制冷壓縮機(jī)。

全封閉式制冷壓縮機(jī)是壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)裝在一個(gè)外殼內(nèi)。（四）根據(jù)壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)分類(lèi)可分為單級(jí)和雙級(jí)制冷壓縮機(jī)，雙級(jí)壓縮機(jī)又分為雙機(jī)雙級(jí)和單機(jī)雙級(jí)制冷壓縮機(jī)。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

傳動(dòng)方式，“A”表示直接傳動(dòng)，“B”表示皮帶傳動(dòng)。氣缸直徑（cm）。氣缸排列形式。使用的制冷劑。氣缸數(shù)目

（五）按所采用的制冷劑不同分類(lèi)

可分為氨壓縮機(jī)和氟利昂壓縮機(jī)。制冷壓縮機(jī)都用一定的型號(hào)來(lái)表示，新系列活塞式單級(jí)制冷壓縮機(jī)產(chǎn)品型號(hào)包括下列幾個(gè)內(nèi)容，即氣缸數(shù)目、所用制冷劑種類(lèi)、氣缸排列形式、氣缸直徑和傳動(dòng)方式等，其表示方法如下：

第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

例如4AV12.5A制冷壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)為4缸，氨制冷劑，氣缸排列型式為V型，氣缸直徑12.5cm，直接傳動(dòng)。對(duì)于單機(jī)雙級(jí)制冷壓縮機(jī)，在單級(jí)型號(hào)前加“S”表示雙級(jí)。例如S8AS12.5A制冷壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)為雙級(jí)，8缸，氨制冷劑，氣缸排列形式為S型，氣缸直徑12.5cm，直接傳動(dòng)。又如4FV7B制冷壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)為4缸，氟利昂制冷劑，氣缸排列形式為V型、氣缸直徑為7cm、B為半封閉式。若最后字母是Q為全封閉式。我國(guó)目前生產(chǎn)的制冷壓縮機(jī)系列產(chǎn)品為高速多缸逆流式壓縮機(jī)，根據(jù)缸徑不同，有50、70、100、125、170mm，再配上不同缸數(shù)，共有22種規(guī)格，以用來(lái)滿(mǎn)足不同制冷量的要求。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

二、活塞式制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造

（一）開(kāi)啟式活寒制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造開(kāi)啟式活塞制冷壓縮機(jī)由機(jī)體、活塞及曲軸連桿機(jī)構(gòu)、氣缸套及進(jìn)排氣閥組合件、卸載裝置、潤(rùn)滑系統(tǒng)五個(gè)部分組成。以一種常見(jiàn)的8AS-12.5型開(kāi)啟式壓縮機(jī)為例，介紹其構(gòu)造。如下頁(yè)圖4-4所示。

1、機(jī)體機(jī)體是壓縮機(jī)最主要的部件。機(jī)體內(nèi)有上下兩個(gè)隔板將內(nèi)部分隔成三個(gè)空間：下部是曲軸箱；中部為吸氣腔；與進(jìn)氣管相通；上部與氣缸蓋共同組成排氣腔，與排氣管相通。在吸氣腔的底部設(shè)有回油孔，也是均壓孔，使吸氣腔與曲軸箱連通，這樣，既可以使壓縮機(jī)吸氣帶回的潤(rùn)滑油流回曲軸箱，又可使曲軸箱內(nèi)的壓力不致波動(dòng)。機(jī)體形狀復(fù)雜，加工面較多，且還需承受較大的工作壓力，一般采用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵鑄成。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

圖4-48AS—12.5型制冷壓縮機(jī)剖面圖1—曲軸箱2—進(jìn)氣腔3—?dú)飧咨w4—?dú)飧滋准斑M(jìn)排氣閥組合件5—緩沖彈簧6—活塞7—連桿8—曲軸9—油泵10—軸封11—油壓推桿機(jī)構(gòu)12—排氣管13—進(jìn)氣管14—水套第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

2、活塞及曲軸連桿機(jī)構(gòu)活塞式制冷壓縮機(jī)的曲軸一般采用球墨鑄鐵，兩側(cè)的主要軸頸支承在曲軸箱兩端的滑動(dòng)軸承上，每個(gè)曲拐上裝有幾個(gè)連桿與活塞。曲軸上鉆有油孔，以保證軸承的潤(rùn)滑與冷卻?；钊街评鋲嚎s機(jī)的連桿采用可鍛鑄鐵制成，連桿的大頭一般為剖分式，帶有可拆下的薄壁軸瓦，軸瓦上鉆有油孔，與曲軸油孔相通。連桿小頭均為不剖分式，內(nèi)鑲有銅襯套，依靠活塞銷(xiāo)與活塞相連。連桿體內(nèi)也鉆有油孔，以使?jié)櫥洼斔偷叫☆^軸承?；钊街评鋲嚎s機(jī)的活塞多采用鋁鎂合金鑄制，質(zhì)量輕、組織細(xì)密。活塞頂部的形狀應(yīng)與氣缸頂部的閥座形狀相適應(yīng)，以便盡量減輕余隙容積?；钊显O(shè)有兩道密封環(huán)，以保證氣缸壁與活塞之間的密封；密封環(huán)下部還設(shè)一道油環(huán)，活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，靠油環(huán)布油，保證潤(rùn)滑，活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，將氣缸壁上的潤(rùn)滑油刮下，以減少被排氣帶出的潤(rùn)滑油數(shù)量。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

3、氣缸套及進(jìn)排氣閥組合件

圖4-5氣缸套及進(jìn)排氣閥組合件1—?dú)飧滋?—外閥座3—進(jìn)氣閥片4—閥片彈簧5—內(nèi)閥座6—閥蓋7—排氣閥片8—閥片彈簧9—緩沖彈簧10—導(dǎo)向環(huán)11—轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)12—頂桿13—頂桿彈簧

第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

氣缸套及進(jìn)排氣閥組合件的構(gòu)造如圖4-5。它主要由氣缸套、外閥座、內(nèi)閥座、進(jìn)排氣閥片、閥蓋及緩沖彈簧等組成。外閥座起吸氣閥片的升高限制器作用，并且與內(nèi)閥座共同組成排氣閥座，閥蓋起排氣閥片的升高限位作用，并且也可防止液擊造成氣缸破損。當(dāng)有過(guò)量液態(tài)制冷劑或大量潤(rùn)滑油進(jìn)入氣缸，只要缸內(nèi)的沖擊力或壓力超過(guò)緩沖彈簧的壓力，閥蓋與內(nèi)閥座一起被頂開(kāi)，不致使氣缸等零件損壞。小型活塞式制冷壓縮機(jī)進(jìn)排氣閥多采用簧片式氣閥，其閥片質(zhì)量輕、慣性小，啟閉迅速，運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小，但通道阻力大，閥片易折斷，對(duì)材料及加工工藝要求較高。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

4、卸載裝置高速多缸活塞式制冷壓縮機(jī)的卸載裝置是用來(lái)使壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)條件下停止部分氣缸的排氣，以改變壓縮機(jī)的制冷能力。例如：8缸制冷壓縮機(jī)，可以采用停止2缸、4缸、6缸的工作，使壓縮機(jī)的制冷能力為總制冷量的75%、50%、25%。此外，卸載裝置還可用作降載起動(dòng)裝置，減小起支轉(zhuǎn)矩，簡(jiǎn)化電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)設(shè)備和操作運(yùn)行手續(xù)。中小型活塞式制冷壓縮機(jī)普遍采用油壓?jiǎn)㈤y式卸載裝置，它包括兩個(gè)組件，一個(gè)是頂桿啟閥機(jī)構(gòu)，另一個(gè)是油壓推桿機(jī)構(gòu)。（1）頂桿啟閥機(jī)構(gòu)頂桿啟閥機(jī)構(gòu)就是在吸氣閥片下設(shè)有幾根頂桿，頂桿上套有彈簧，其下端分別座于轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上具有一定斜度槽內(nèi)，如下頁(yè)圖4-6。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

當(dāng)頂桿位于斜槽的最低點(diǎn)時(shí)，頂桿與進(jìn)氣閥片不接觸，閥片可以自由上下運(yùn)動(dòng)，該氣缸處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)，使頂桿沿斜面上升至最高點(diǎn)時(shí)，頂桿將進(jìn)氣閥片頂開(kāi)，如圖（4-6）a所示，此時(shí)，盡管活塞仍在氣缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但該氣缸并不能壓縮氣體，故處于不工作狀態(tài)。圖4-6油壓?jiǎn)㈤y式卸載裝置(a)頂桿啟閥機(jī)構(gòu)（b）油壓推桿機(jī)構(gòu)1—油缸2—活塞3—彈簧4—推桿5—凸緣6—轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)7—缺口8—斜面切口9—頂桿10—頂桿彈簧11—油管第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

（2）油壓推桿機(jī)構(gòu)：油壓推桿機(jī)構(gòu)是使氣缸套外部的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖4-6b。向油管內(nèi)供入一定壓力的潤(rùn)滑油時(shí)，油缸內(nèi)的小活塞和推桿被推壓向前移動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)稍微旋轉(zhuǎn)，這時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上的頂桿彈簧將頂桿向下推至斜槽的最低點(diǎn)，使該氣缸處于正常工作狀態(tài)。反之，油管中沒(méi)有壓力油供入時(shí)，油缸內(nèi)的小活塞和堆桿在彈簧作用下向后移動(dòng)并帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)，將轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上的頂桿推至斜面最高點(diǎn)，頂開(kāi)進(jìn)氣閥片，使該氣缸卸載。一般均以一套油壓推桿機(jī)構(gòu)控制兩個(gè)氣缸的頂桿啟閥機(jī)構(gòu)。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

5、潤(rùn)滑系統(tǒng)活塞式制冷壓縮機(jī)的潤(rùn)滑是一個(gè)很重要的問(wèn)題。軸與軸承、活塞與氣缸壁等運(yùn)動(dòng)部件的接觸面以及軸封處均需用潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，以降低部件溫度，減少部件磨損和摩槎所消耗的功率，保證壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，否則，即使短時(shí)間缺油，也將造成嚴(yán)重后果。此外，活塞制冷壓縮機(jī)的卸載裝置也由潤(rùn)滑系統(tǒng)供油。活塞式制冷壓縮機(jī)潤(rùn)滑油循環(huán)系統(tǒng)的流程參看圖4-7。圖4-7潤(rùn)滑油系統(tǒng)示意圖第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

壓縮機(jī)曲軸箱下部盛有一定數(shù)量的潤(rùn)滑油，通過(guò)油過(guò)濾器被油泵吸入并壓出。一路被壓送至油泵端的曲軸進(jìn)油孔，潤(rùn)滑后主軸承、連桿大小頭軸承；另一路送至軸封處，潤(rùn)滑軸封，前主軸承和連桿大小頭軸承；此外，從軸封處還引一條油管至壓縮機(jī)的卸載裝置；至于活塞與氣缸壁之間則是通過(guò)連桿大頭的噴濺進(jìn)行潤(rùn)滑。整個(gè)油路的油壓可用油泵上部的油壓調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)，油壓——油泵出口壓力與吸氣壓力之差應(yīng)為0.15～0.3MPa。活塞式制冷壓縮機(jī)曲軸箱的油溫應(yīng)不超過(guò)70℃。制冷能力較大的壓縮機(jī)的曲軸箱內(nèi)設(shè)有油冷卻器，內(nèi)通冷卻水，以降低潤(rùn)滑油的溫度。此外，用于低溫條件下的活塞式氟里昂制冷壓縮機(jī)，曲軸箱中還應(yīng)裝設(shè)電加熱器，起動(dòng)時(shí)加熱箱中的潤(rùn)滑油，以減少其中氟里昂的溶解量，防止壓縮機(jī)的起動(dòng)潤(rùn)滑不良。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

三、封閉式活塞制冷壓縮機(jī)根據(jù)封閉程度的不同，可分為半封閉式和全封閉式兩種。半封閉式活塞制冷壓縮機(jī)的構(gòu)造與逆流開(kāi)啟式制冷壓縮機(jī)相似，只是半封閉壓縮機(jī)的曲軸箱機(jī)體與電動(dòng)機(jī)外殼共同構(gòu)成一個(gè)封閉空間，從而取消軸封裝置，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，參見(jiàn)圖4-8。全封閉式活塞式制冷壓縮機(jī)的壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)全部被密封后在一個(gè)鋼制外殼內(nèi)，電動(dòng)機(jī)在氣態(tài)制冷劑中運(yùn)行，結(jié)構(gòu)非常緊湊，密封性能好，噪聲低，多用于空氣調(diào)節(jié)機(jī)組和家用電冰箱。

圖4-8半封閉式活塞制冷壓縮機(jī)1—外殼2—電動(dòng)機(jī)3—進(jìn)氣管4—進(jìn)氣過(guò)濾器5—連桿6—閥板7—排氣管8—油泵9—油過(guò)濾器第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造

全封閉式活塞制冷壓縮機(jī)的氣缸多為水平排列，電動(dòng)機(jī)則為立式，如圖4-9。圖中所示的壓縮機(jī)為兩個(gè)氣缸，呈臥式對(duì)置排列。該壓縮機(jī)的主軸為偏心軸，上端裝有電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，下端設(shè)有油孔和偏心油道，靠主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的高心力將潤(rùn)滑油壓送到各軸承邊。連桿大頭為整體式，直接套在偏心軸上。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，活塞為簡(jiǎn)形平頂結(jié)構(gòu)，不設(shè)活塞環(huán)，僅有兩道環(huán)形槽，靠充入其中的潤(rùn)滑油起密封和潤(rùn)滑作用。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造圖4-9全封閉式活塞制冷壓縮機(jī)

1—?dú)んw2—墊圈3—電動(dòng)機(jī)定子4—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子5—進(jìn)氣包6—進(jìn)氣管7—曲軸8—平衡塊9—連桿10—活塞11—?dú)飧咨w12—閥板13—?dú)飧?4—排氣管15—下軸承16—端蓋17—穩(wěn)壓室

壓縮機(jī)工作時(shí)，低壓氣態(tài)制冷劑被吸入到殼體內(nèi)，經(jīng)進(jìn)氣包5，進(jìn)氣管6，進(jìn)入制冷壓縮機(jī)的氣缸13；被壓縮后的高壓氣態(tài)制冷劑，首先進(jìn)入穩(wěn)壓室17，再經(jīng)排氣管排出。穩(wěn)壓室一方面可以保證排氣壓力均衡，另一方面還起消聲作用。

全封閉式制冷壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)繞組多靠吸入的低壓氣態(tài)制冷劑冷卻，壓縮機(jī)進(jìn)氣過(guò)熱度大，排氣溫度高，耗能較大，特別是低溫工況；同時(shí)，當(dāng)蒸發(fā)壓力下降時(shí)，制冷劑流量減小，傳熱效果惡化，冷卻作用降低，電動(dòng)機(jī)繞組的溫度上升，這樣，全封閉式制冷壓縮機(jī)與開(kāi)啟式制冷壓縮機(jī)的情況相反，當(dāng)吸氣壓力下降，電動(dòng)機(jī)負(fù)荷減少時(shí)，繞組的溫度不是降低，而是升高，故按高溫工況設(shè)計(jì)的全封閉式制冷壓縮機(jī)，用于低溫工況時(shí)，電動(dòng)機(jī)有燒毀的危險(xiǎn)。第一節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的分類(lèi)及其構(gòu)造第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

一、活塞式壓縮機(jī)的工作過(guò)程（一）活塞式壓縮機(jī)的活塞排量活塞式壓縮機(jī)的理想工作過(guò)程包括進(jìn)氣、壓縮、排氣三個(gè)過(guò)程，如圖4-10所示。進(jìn)氣：活塞從上端點(diǎn)a向右移動(dòng)，氣缸內(nèi)壓力急劇下降，低于進(jìn)氣壓力p1，進(jìn)氣閥開(kāi)啟，低壓氣體在定壓下被吸入氣缸，直到活塞達(dá)到下端點(diǎn)b的位置，在p—v圖上4→1過(guò)程線(xiàn)。圖4-10活塞式壓縮機(jī)理想工作過(guò)程

壓縮：活塞從下端點(diǎn)開(kāi)始向右移動(dòng)，氣缸內(nèi)壓力稍高于進(jìn)氣口壓力，進(jìn)氣閥關(guān)閉，缸內(nèi)氣體被絕熱壓縮。當(dāng)活塞左行到一定位置，缸內(nèi)氣體被壓縮至壓力稍高于排氣口的壓力p2時(shí)，排氣閥打開(kāi)，p—v圖上1→2過(guò)程。排氣：排氣閥打開(kāi)后，活塞繼續(xù)向左移動(dòng)，將氣缸內(nèi)的高壓氣體以定壓排出，直到活塞達(dá)到上端點(diǎn)位置，即p—v圖上2→3過(guò)程。活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不斷重復(fù)進(jìn)氣、壓縮、排氣這三個(gè)過(guò)程。這樣，曲軸每旋轉(zhuǎn)一圈，均有一定數(shù)量的低壓氣體被吸入，并被壓縮為高壓氣體，排出氣缸。在理想工作過(guò)程下，曲軸每旋轉(zhuǎn)一圈，壓縮機(jī)一個(gè)氣缸所吸入的低壓氣體體積Vg稱(chēng)為氣缸的工作容積，對(duì)于單級(jí)壓縮機(jī)

πVg=——D2S（m3）（4-1）

4

式中D——?dú)飧字睆剑╩）；

S——活塞行程（m）。如果壓縮機(jī)有z個(gè)氣缸，轉(zhuǎn)數(shù)為n（r/min），壓縮機(jī)吸入氣體體積

πVh=Vg.nZ/60=——D2SnZ（m3/s）（4-2）

240

第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算Vh就是壓縮機(jī)理論排氣量，也稱(chēng)活塞排量。它只與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和氣缸的結(jié)構(gòu)尺寸、數(shù)目有關(guān)，與運(yùn)行工況和制冷劑性質(zhì)無(wú)關(guān)。（二）活塞式壓縮機(jī)的容積效率

壓縮機(jī)實(shí)際工作過(guò)程比較復(fù)雜，有許多因素影響壓縮機(jī)的實(shí)際排氣量VR，因此，壓縮機(jī)實(shí)際排氣量永遠(yuǎn)小于其活塞排量，兩者的比值稱(chēng)為壓縮機(jī)的容積效率，用ηV表示。即

VRηV=———（4-3）

Vh

容積效率實(shí)際上表示壓縮機(jī)氣缸工作容積的有效利用率，它是評(píng)價(jià)壓縮機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。影響壓縮機(jī)實(shí)際工作過(guò)程的因素主要是氣缸余隙容積、吸排氣閥阻力，吸氣過(guò)程中氣體被加熱的程度以及漏氣等四個(gè)方面，這樣，可認(rèn)為容積效率等于四個(gè)系數(shù)的乘積。即

ηV=λV·λP·λt·λL（4-4）式中λV——余隙系數(shù)λP——節(jié)流系數(shù)

λt——預(yù)熱系數(shù)λL——泄漏系數(shù)第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

圖4-11余隙容積的影響

1、余隙系數(shù)λV

活塞在氣缸中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞行程的上端點(diǎn)與氣缸頂部，均需留有一定間隙，以保證運(yùn)行安全可靠。由于此間隙的存在，對(duì)壓縮機(jī)排氣量造成的影響，稱(chēng)余隙系數(shù)，它是造成實(shí)際排氣量降低的主要因素。

如圖4-11，活塞達(dá)到上端點(diǎn)a，即排氣結(jié)束時(shí)，缸內(nèi)還保留有一小部分容積為VC，壓力為P2的高壓氣體?；钊俜聪蜻\(yùn)動(dòng)時(shí)，只有當(dāng)這部分氣體膨脹到一定程度，使缸內(nèi)壓力降到小于進(jìn)氣壓力P1時(shí)，進(jìn)氣閥方能開(kāi)啟，低壓氣體才開(kāi)始進(jìn)入氣缸。氣缸每次吸入的氣體量就不等于氣缸工作容積Vg，而減小為V1，V1與氣缸工作容積的比值為第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

余隙系數(shù)，即

V1Vg–△V1λV=——=————

（4-5）

VgVg

活塞在氣缸中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞行程的上端點(diǎn)與氣缸頂部，均需留有一定間隙，以保證運(yùn)行安全可靠。由于此間隙的存在，對(duì)壓縮機(jī)排氣量造成的影響，稱(chēng)余隙系數(shù)，它是造成實(shí)際排氣量降低的主要因素。

λV值的大小，反映了余隙容積對(duì)壓縮機(jī)排氣量的影響程度，由圖4-11可知，氣缸減少的吸氣量△V1不但與余隙容積VC的大小有關(guān)，而且與壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的壓力比p2/p1有關(guān)。VC及p2/p1增大時(shí)，則△V1也增大，余隙系數(shù)λV降低。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算2、節(jié)流系數(shù)λP

當(dāng)制冷劑氣體通過(guò)進(jìn)、排氣閥時(shí)，斷面縮小，氣體進(jìn)出氣缸需要克服流動(dòng)阻力。也就是說(shuō)，進(jìn)排氣過(guò)程氣缸內(nèi)外有一定壓力差ΔP1和ΔP2，其中排氣閥阻力很小，主要是進(jìn)氣閥阻力影響容積效率。由于氣體通過(guò)進(jìn)氣閥進(jìn)入氣缸時(shí)有一定的壓力損失，進(jìn)入氣缸的壓力將低于進(jìn)氣壓力P1，比容增加，因此，雖然吸入的氣體體積仍為V1，但吸入氣體質(zhì)量有所減少。如圖4-12所示。只有當(dāng)活塞把吸入的氣體由1′點(diǎn)壓縮到1″點(diǎn)時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓力才等于吸氣管壓力。與理想情況相比，僅相當(dāng)吸收了體積為V2的氣體，體積V2與V1的比值稱(chēng)為節(jié)流系數(shù)。

V2V1–ΔV2λP=——=—————（4-6）

V1V1第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算λP值的大小，反映了壓縮機(jī)吸、排氣閥阻力所造成的吸氣量損失。損失的吸氣量ΔV2主要與P1和ΔP1有關(guān)，吸氣壓力P1降低，阻力ΔP1越大，則ΔV2越大，節(jié)流系數(shù)λP也就越小。圖4-12活塞式壓縮機(jī)實(shí)際工作過(guò)程

第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算3、預(yù)熱系數(shù)λt

壓縮機(jī)在實(shí)際工作過(guò)程中，由于氣體被壓縮后溫度升高，以及活塞與氣缸壁之間存在磨擦，故氣缸壁溫較高，因此，進(jìn)入氣缸的低壓氣體從缸壁吸收熱量，溫度有所提高，從而使吸入氣缸內(nèi)的氣體比容增大，進(jìn)入缸內(nèi)氣體的質(zhì)量減少。氣體質(zhì)量的減少與氣缸壁和氣體的溫度有關(guān)。在正常情況下，這兩個(gè)溫度實(shí)際上取決于冷凝溫度TK和蒸發(fā)溫度TO。冷凝溫度tK升高，氣缸壁溫也升高，而tO降低，則吸入的氣體溫度也降低。進(jìn)入氣缸的制冷劑熱交換量越大，預(yù)熱系數(shù)越低，通?？捎媒?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。開(kāi)啟式制冷壓縮機(jī)：

TO273+tOλt=——=————

（4-7）

TK273+tK第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

對(duì)于封閉式制冷壓縮機(jī)，由于制冷劑先進(jìn)入電機(jī)腔，然后再進(jìn)入吸氣腔和氣缸，因此，封閉式壓縮機(jī)吸入的制冷劑蒸氣不但被氣缸壁預(yù)熱，而且被電機(jī)預(yù)熱，制冷劑蒸氣的比容增加更大，所以在相同工況下，封閉式制冷壓縮機(jī)的預(yù)熱系數(shù)λt通?？傂∮陂_(kāi)啟式。這是封閉式制冷壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)的一個(gè)缺點(diǎn)。

4、泄漏系數(shù)λL

由于制冷壓縮機(jī)進(jìn)、排氣閥以及活塞與氣缸壁之間并非絕對(duì)嚴(yán)密，壓縮機(jī)工作時(shí)，少量氣體將從高壓部分向低壓部分滲漏，從而造成壓縮機(jī)實(shí)際排氣量減少。泄漏系數(shù)λL就是考慮這種滲漏對(duì)壓縮機(jī)實(shí)際排氣量的影響。泄漏系數(shù)與壓縮機(jī)的構(gòu)造、加工質(zhì)量、部件磨損程度等因系有關(guān)，此外，還隨著排氣壓力的增加和進(jìn)氣壓力的降低而減小。一般約為0.95～0.98。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

通過(guò)上述分析可以得知，余隙系數(shù)、節(jié)流系數(shù)、預(yù)熱系數(shù)及泄漏系數(shù)，除與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、加工質(zhì)量等因素有關(guān)以外，還有一個(gè)共同的規(guī)律，就是均隨排氣壓力的增高和進(jìn)氣壓力的降低而減小。我國(guó)中小型活塞式制冷壓縮機(jī)系列產(chǎn)品的相對(duì)余隙容積約為0.04，轉(zhuǎn)數(shù)等于或大于720r/min，容積效率按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算

P2ηV=0.94–0.085(—)

-1（4-8）

P1

式中m為多變指數(shù)，R717，m=1.28；R12，m=1.13；R22，m=1.18。用經(jīng)驗(yàn)公式4-7計(jì)算出的容積效率與實(shí)際值稍有出入，特別是對(duì)于空氣調(diào)節(jié)用的制冷壓縮機(jī)，其壓縮比一般均小于4，此式計(jì)算值比實(shí)際約大0.03～0.05。此外，從式4-7還可以看出，使用活塞式壓縮機(jī)時(shí)，其壓縮比不應(yīng)太高，過(guò)高則ηV

很低，一般壓縮比不大于8～10。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

二、活塞式壓縮機(jī)的制冷量和耗功率制冷量和耗功率是壓縮機(jī)的兩個(gè)重要特性參數(shù)，這兩個(gè)重要特性參數(shù)除了與壓縮機(jī)的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)外，主要取決于運(yùn)行工況。（一）活塞式制冷壓縮機(jī)的制冷量活塞式壓縮機(jī)的實(shí)際排氣量為

VR=ηVVh

（m3/S）如果制冷劑的單位容積制冷能力為qυ（KJ/m3），則活塞式壓縮機(jī)制冷量應(yīng)為

qOφO=VRqυ=ηvVhqυ=ηvVh———

（4-９）

υ1

也就是說(shuō)，活塞式制冷壓縮機(jī)的制冷量等于理論制冷量（Vhqυ）與容積效率ηv的乘積。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

（二）活塞式制冷壓縮機(jī)的耗功率壓縮機(jī)的耗功率是指由電動(dòng)機(jī)傳至壓縮機(jī)軸上的功率，也稱(chēng)為壓縮機(jī)的軸功率Pe。壓縮機(jī)的軸功率消耗在兩方面，一部分直接用于壓縮氣體，稱(chēng)為指示功率Pi

；另一部分用于克服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨擦阻力，稱(chēng)為磨擦功率Pm。因此，壓縮機(jī)的軸功率等于：

Pe=Pi+Pm

（4-10）

1、指示功率Pi

在理論循環(huán)熱力計(jì)算中已經(jīng)求得理論功率

Pth=MRWth

式中Wth——制冷壓縮機(jī)的單位質(zhì)量理論耗功量（KJ/kg）。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

壓縮機(jī)實(shí)際工作過(guò)程中存在各種內(nèi)部損耗（見(jiàn)圖4-12），例如氣體的壓縮過(guò)程并不是絕熱過(guò)程，吸、排氣閥存在著阻力損失，而且與容積效率也有關(guān)。壓縮機(jī)的內(nèi)部損失可用其指示效率ηi表示。當(dāng)理論耗功率為Pth時(shí)，其指示效率可用下式計(jì)算

PthWthηi=——=——

PiWi

PthPi=——

（4-11）

ηi

下頁(yè)圖4-13給出指示效率與壓縮比之間的變化關(guān)系，從圖中可以看出，壓縮比越大，指示效率越低；而且，低中速順流式活塞壓縮機(jī)的指示效率高于高速多缸逆流式活塞壓縮機(jī)的指標(biāo)效率。這樣，活塞式壓縮機(jī)的指示功率可按下式計(jì)算：第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

WthηVVhh2–

h1pi=MRWi=MR———=———————（KW）（4-12）

ηiυ1ηi

式中MR——制冷劑質(zhì)量流量（kg/s）。圖4-13活塞式制冷壓縮機(jī)的指示效率圖4-14活塞式壓縮機(jī)的磨擦效率

第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算2、摩擦功率壓縮機(jī)的摩擦功率是克服壓縮機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力所消耗的功率，此外，潤(rùn)滑油泵的耗功率也包括在內(nèi)。活塞式制冷壓縮機(jī)的磨擦功率與運(yùn)行工況和制冷劑性質(zhì)有關(guān)，一般可通過(guò)摩擦效率ηm計(jì)算。磨擦效率是指示功率與軸功率之比，即

Piηm=———

（4-13）

pe

圖4-14給出活塞式制冷壓縮機(jī)的的磨擦效率與壓縮比之間的變化關(guān)系，從圖中可以看出，磨擦效率的變化也和指示效率的變化相仿，低中速活塞式制冷壓縮機(jī)的磨擦效率較高，而且，隨著壓縮比的減小，磨擦效率將提高。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算3、制冷壓縮機(jī)配用電動(dòng)機(jī)的功率制冷壓縮機(jī)的軸功率可按下式計(jì)算：

Piηvvhh2–h1Pe=Pi+Pm=——=———

———

（4-14）

ηmυIηiηm

式中指示效率與磨擦效率的乘積稱(chēng)為壓縮機(jī)的總效率，活塞式制冷壓縮機(jī)的總效率約為0.65～0.75。在確定制冷壓縮機(jī)配用電動(dòng)機(jī)的功率時(shí)，除應(yīng)考慮該制冷壓縮機(jī)的運(yùn)行工況狀態(tài)以外，還應(yīng)考慮到壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)接方式，并有一定的裕量。因此，制冷壓縮機(jī)配用電動(dòng)機(jī)的功率p應(yīng)為：

Peηvvhh2–h1P=（1.10～1.15）——=（1.10～1.15）———

—————（4-15）

ηdυ1ηiηmηd

式中ηd——傳動(dòng)效率，壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)直接連接時(shí)為1，采用三角皮帶連接時(shí)為0.90～0.95；

1.10～1.15——裕量附加系數(shù)。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

三、活塞式制冷式壓縮機(jī)的選擇計(jì)算（一）制冷工況對(duì)壓縮機(jī)制冷量的影響對(duì)于同一臺(tái)制冷壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，其制冷量與所消耗的功率大小直接取決于蒸發(fā)溫度和冷凝溫度。通常將這兩個(gè)主要工作溫度稱(chēng)為制冷工況。下面我們利用Lgp—h圖來(lái)加以分析。

1、冷凝溫度的影響當(dāng)制冷劑的蒸發(fā)溫度不變時(shí)，改變冷凝溫度，可以得出冷凝溫度對(duì)活塞式制冷壓縮機(jī)性能的影響，見(jiàn)圖（4-15）。從圖中可以看出，TO為常數(shù)，冷凝溫度由TK

升高到TK′時(shí)，蒸氣壓縮式制冷圖4-15冷凝溫度的影響第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算理論循環(huán)由1→2→3→4→1循環(huán)過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)?→2′→3′→4′→1循環(huán)過(guò)程。其性能指標(biāo)發(fā)生了以下變化：1）制冷劑的單位質(zhì)量制冷量由qo減少為qo′；2）制冷劑的單位質(zhì)量理論耗功量由Wc增大為Wc′。3）壓縮比增加，容積效率和指示效率、摩擦效率均有所降低。4）進(jìn)氣比容υ1不變，制冷劑單位容積制冷能力下降，壓縮機(jī)的制冷量減少。5）壓縮機(jī)的軸功率上升，增加電機(jī)的負(fù)荷。6）制冷壓縮機(jī)的排氣溫度由T2升至T2′。顯然，降低冷凝溫度tK變化情況正好相反。因此，冷凝溫度的升高對(duì)制冷壓縮機(jī)以及制冷裝置的運(yùn)行是不利的。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算2、蒸發(fā)溫度的影響當(dāng)制冷劑的冷凝溫度不變時(shí)，改變蒸發(fā)溫度，可以得出蒸發(fā)溫度對(duì)活塞式制冷壓縮機(jī)性能的影響，見(jiàn)圖4-16，從圖中可以看出，冷凝溫度TK為常數(shù)，蒸發(fā)溫度由T0降低至T0′，蒸氣壓縮式理論循環(huán)由1→2→3→4→1循環(huán)過(guò)程變?yōu)?′→2′→3→4′→1′循環(huán)過(guò)程，其性能指標(biāo)將發(fā)生以下變化：1）制冷劑的單位質(zhì)量制冷量由qo

下降為qo′。2）單位質(zhì)量理論耗功量由Wc增加到Wc′。3）壓縮比增加，容積效率和指示效率、磨擦效率均有所降低。圖4-16蒸發(fā)溫度的影響

第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算4）進(jìn)氣比容υ1增大到υ1′，制冷劑的單位容積制冷量下降，壓縮機(jī)的制冷量也將下降。

5）壓縮機(jī)的排氣溫度由T2升至T2′。綜合上述，在壓縮式制冷循環(huán)中，降低制冷劑的TK和提高TO對(duì)壓縮機(jī)和制冷裝置的運(yùn)行是有利的。當(dāng)然，在壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行中，TK受到冷卻介質(zhì)溫度的影響，而TO必須滿(mǎn)足被冷卻物體所需要的低溫要求，不能任意改變，但是熟悉和掌握TK和TO的變化對(duì)壓縮機(jī)和制冷裝置的影響規(guī)律是十分重要的。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

（二）活塞式制冷壓縮機(jī)的規(guī)定工況根據(jù)上述的分析可知，活塞式制冷壓縮機(jī)的制冷量隨著蒸發(fā)溫度的升高或冷凝溫度的降低而增大；反之，隨著蒸發(fā)溫度的降低、冷凝溫度的升高而減少。因此，要說(shuō)明同一臺(tái)制冷壓縮機(jī)的制冷量，光講它的數(shù)值大小是不夠的，還應(yīng)同時(shí)指出是在什么工作溫度（主要是指蒸發(fā)溫度和冷凝溫度）下的制冷量，這樣才有了進(jìn)行比較的標(biāo)準(zhǔn)，否則是沒(méi)有什么意義的。為了能在一個(gè)共同標(biāo)準(zhǔn)下說(shuō)明制冷壓縮機(jī)的性能，根據(jù)我國(guó)制冷技術(shù)實(shí)際情況，對(duì)壓縮機(jī)的制冷量規(guī)定了兩個(gè)工況，即標(biāo)準(zhǔn)工況和空調(diào)工況，它們的工作溫度列于表4-1中。由于空調(diào)工況下的蒸發(fā)溫度高于標(biāo)準(zhǔn)工況下的蒸發(fā)溫度，所以同一臺(tái)壓縮機(jī)，在空調(diào)工況下運(yùn)行時(shí)制冷量要大于標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量。在我國(guó)目前冷藏庫(kù)和冷飲食品制冷裝置所要求的蒸發(fā)溫度一般都低于標(biāo)準(zhǔn)工況下的蒸發(fā)溫度，所以對(duì)于同一臺(tái)制冷壓縮機(jī)若用于冷庫(kù)時(shí)其制冷量要小于標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算工作溫度/℃標(biāo)準(zhǔn)工況空調(diào)工況R717R12R22R717R12R22蒸發(fā)溫度tO-15-15-15+5+5+5冷凝溫度tk+30+30+30+40+40+40吸氣溫度t1-10+15+15+10+15+15過(guò)冷溫度trc+25+25+25+35+35+35表4-1標(biāo)準(zhǔn)工況和空調(diào)工況的工作溫度第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

（三）壓縮機(jī)的制冷量換算

前面已經(jīng)指出，對(duì)于同一臺(tái)制冷壓縮機(jī)在不同的工況下運(yùn)行時(shí)其制冷量是不同的。在機(jī)器銘牌上標(biāo)出的制冷量是指標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量，如果用于空調(diào)工況或其他制冷工藝的工況，其制冷量按下式進(jìn)行換算：設(shè)標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量為φ0A，則

φOA=ηVAVhAqυA

（4-16）設(shè)實(shí)際工況下制冷量為φOB，則

φoB=ηVBVhBqυB

（4-17）對(duì)于同一臺(tái)壓縮機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)理論排氣量Vh總是不變的，VhA=VhB=Vh，即

φ0Aφ0B————=————ηVAqυAηVBqυB

第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

于是實(shí)際工況下的制冷量

ηVBqυBφOB=φoA—————

（4-18）

ηVAqυA

式中φOA、φOB—分別表示標(biāo)準(zhǔn)工況和實(shí)際工況下的制冷量（KW）；

qυA、qυB—分別表示標(biāo)準(zhǔn)工況和實(shí)際工況下的單位容積制冷量，（KJ/m3

）；

ηVA、ηVB—分別表示標(biāo)準(zhǔn)工況和實(shí)際工況下的容積效率；

Vh——壓縮機(jī)的理論排氣量（m3/s）。

ηVBqυB

若令—————=ki稱(chēng)為換算系數(shù)，則實(shí)際工況下的制冷量可按下

ηVAqυA

式計(jì)算：φoB=kiφoA

（4-19）換算系數(shù)ki主要取決于壓縮機(jī)的型式、制冷劑的種類(lèi)和主要工作溫度，可從設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得。表4-2給出立式和V型氨壓縮機(jī)制冷量換算系數(shù)ki。第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算表4-2立式和V形氨壓縮機(jī)制冷量換算系數(shù)ki表4-2立式和V型壓縮機(jī)制冷量換算系數(shù)ki蒸發(fā)溫度/℃冷凝溫度/℃25262728293031323334353637383940-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10+1+2+3+4+5+6+7+8+9+101.071.131.191.261.321.381.461.531.611.681.761.851.942.042.132.222.332.442.562.672.782.913.053.183.323.451.061.121.181.241.301.361.441.511.591.661.741.831.922.022.112.202.312.412.532.612.752.883.023.153.283.411.041.101.161.231.291.351.421.491.571.641.721.811.901.992.082.172.282.392.502.612.722.852.933.113.243.371.031.091.151.211.271.331.411.481.561.631.701.791.881.972.062.152.262.362.482.582.692.822.953.083.213.341.011.071.131.201.261.321.391.461.541.611.681.771.861.942.032.122.232.342.452.552.662.792.913.043.113.301.001.061.121.181.241.301.371.441.521.591.661.751.841.952.012.102.212.312.422.522.632.762.883.013.133.260.991.051.111.171.221.281.351.421.501.571.641.731.821.901.992.082.182.282.392.492.602.732.852.983.103.220.981.041.091.151.211.271.341.411.481.551.621.711.801.881.972.052.162.262.362.462.572.702.822.943.063.190.961.021.081.141.191.251.321.391.461.531.601.681.771.851.942.032.132.232.342.442.542.662.782.913.033.150.951.011.061.121.181.241.311.381.441.511.581.661.751.831.922.002.112.212.312.412.512.632.752.872.993.120.941.001.051.111.161.221.291.361.421.491.561.641.731.811.901.982.082.182.282.382.482.602.722.842.963.080.930.981.031.091.141.201.271.341.401.471.541.621.711.791.871.952.052.152.252.352.452.572.692.812.933.040.910.971.021.081.131.181.251.321.381.451.521.601.681.761.841.922.022.122.222.322.422.542.662.772.893.040.900.951.001.061.111.171.241.301.371.431.501.581.661.741.821.902.002.102.192.292.392.502.622.742.862.970.880.940.991.051.101.151.221.281.351.411.481.561.631.711.791.871.972.072.162.262.362.472.592.702.822.940.870.920.971.031.081.131.201.261.331.391.461.541.611.691.761.841.942.042.132.232.332.442.562.672.792.90第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

[例4-1]有一臺(tái)8缸壓縮機(jī)，氣缸直徑D=100mm，活塞行程S=70mm，轉(zhuǎn)速n=960r/min，其實(shí)際工況為tk=30℃，tO=-15℃，按飽和循環(huán)工作，氨制冷劑。試計(jì)算壓縮機(jī)實(shí)際制冷量，并確定壓縮機(jī)配用電機(jī)的功率。

[解]1）計(jì)算壓縮機(jī)的理論排氣量VhπVh=———×0.12×0.07×8×960=0.0704m3/s2402）將循環(huán)表示在Lgp-h圖上（如圖1-5所示），從氨的飽和狀態(tài)熱力性質(zhì)圖（或表）上查得下列參數(shù)h1=1363.141KJ/kg；h2=1598.84KJ/kg；h3=h4=264.787KJ/kg；PK=1.169MPa；Po=0.23636MPa；υ1=0.50682m3/kg；t2=102℃。

3）計(jì)算單位容積制冷量qυqo1363.141–264.787qυ=———=——————————Kj/m3=2167.15KJ/m3υ10.50682第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

4）計(jì)算容積效率ηVP2ηV=0.94–0.085（——）-1P11.169=0.94-0.085（—————）-1=0.7290.23636

5）計(jì)算壓縮機(jī)的實(shí)際制冷量φOφO=ηVVhqυ=0.729×0.0704×2167.15=111.2KW6）計(jì)算壓縮機(jī)的理論功率PthηVVh

Pth=MR（h2–h1）=———（h2–h1）

υ10.729×0.0704=————————（1595.84–1363.141）=23.56KW0.50682第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算

7）計(jì)算壓縮機(jī)的軸功率PePth23.56Pe=————=————=33.66KWηiηm0.7

若電機(jī)與壓縮機(jī)直接連接時(shí)，ηd=1。配用電機(jī)的功率應(yīng)不小于

Pe33.66P=（1.10～1.15）———=1.1×————=37.03KWηd1[例4-2]已知2AV12.5壓縮機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量為61.06KW，試求該壓縮機(jī)在冷凝溫度tk=40℃，蒸發(fā)溫度tO=5℃時(shí)的制冷量φoB。[解]根據(jù)tk=40℃和tO=5℃，查表4-2中得冷量換算系數(shù)Ki=2.33，則壓縮機(jī)在該工況下的制冷量為：φOB=KiφOA=2.33×61.06=142.27KW第二節(jié)活塞式制冷壓縮機(jī)的選擇計(jì)算第三節(jié)螺桿式制冷壓縮機(jī)

螺桿式制冷壓縮機(jī)是一種容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，它有單螺桿和雙螺桿兩種，圖4-17為雙螺桿式制冷壓縮機(jī)構(gòu)造圖，壓縮機(jī)的氣缸體內(nèi)裝有一對(duì)互相嚙合的螺旋形陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子（即螺桿），陽(yáng)轉(zhuǎn)子有四個(gè)凸形齒，陰轉(zhuǎn)子有六個(gè)凹形齒，兩者相互反向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的齒槽與氣缸體之間形成V形密封空間，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，空間的容積不斷發(fā)生變化，周期地吸進(jìn)并壓縮一定數(shù)量的氣體。

圖4-17噴油式螺桿式制冷壓縮機(jī)1—陽(yáng)轉(zhuǎn)子2—陰轉(zhuǎn)子3—機(jī)體4—滑動(dòng)軸承5—止推軸承6—平衡活塞7—軸封

8—能量調(diào)節(jié)用卸載活塞9—卸載滑閥10—噴油孔11—排氣口12—進(jìn)氣口

螺桿式制冷壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、易損件少、振動(dòng)小、容積效率高，對(duì)濕壓縮不敏感，同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)能量調(diào)節(jié)。但是，由于目前生產(chǎn)的螺桿式壓縮機(jī)大都采用噴油進(jìn)行冷卻、潤(rùn)滑及密封，所以，潤(rùn)滑油系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且龐大，此外，還存在噪聲高、油耗、電耗都較大的缺點(diǎn)。螺桿式制冷壓縮機(jī)的工作分為進(jìn)氣、壓縮和排氣等三個(gè)過(guò)程，各工作過(guò)程的情況如下頁(yè)圖4-18所示。

第三節(jié)螺桿式制冷壓縮機(jī)1、進(jìn)氣過(guò)程：圖4-18（a），轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至位置A點(diǎn)，一個(gè)V形密封空間與進(jìn)氣口相通，開(kāi)始進(jìn)氣，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，V形密封空間的容積不斷增大，氣體逐漸進(jìn)入空間。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到位置B時(shí)，此V形密封空間開(kāi)始不與進(jìn)氣口相通，