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1、,3.压缩机配用电及功率压缩机配用电机功率还要考虑传动损失和一定的裕量，电动机功率为1.101.15裕量，小电机取大值。d传动效率，直接传动，三角皮带d=0.90.95。,3.6 活塞式制冷压缩机的基本构造,压缩机工作过程（动画播放）,压缩机的曲轴功率输入端伸出机体，它通过联轴器或皮带轮和原动机相连接。它的特点是容易拆卸、维修，但密封性较差，工质易泄漏，因此带有轴封装置。,（一）开启式,播放,(1)活塞组(piston group),活塞组是活塞、活塞销、活塞环等的总称。活塞组在连杆的带动下，在气缸内作往复运动，在气阀部件的配合下完成吸入、压缩和输送气体的作用。典型的筒形活塞组部件图。它由活塞
2、、气环、油环、活塞销、弹簧挡圈组成,1)活塞(piston)筒形活塞分顶部、环部和裙部三部分。活塞上面封闭圆筒部分称为顶部.活塞上装活塞环及油环的部位称环部。环部以下称裙部，裙部有活塞销座。,2)活塞销(piston pin)活塞销用来连接活塞和连杆小头，连杆通过活塞销带动活塞作往复运动。活塞销结构简单，一般制成中空的圆柱体。为了防止活塞销轴向位移而伸出活塞时擦伤气缸，销座孔内可以采用软金属塞或采用弹簧挡圈。也有采用螺钉固定。,3)活塞环(piston ring)活塞环有气环和油环两种。气环的作用是密封气缸的工作容积，防止压缩气体通过气缸壁处间隙泄漏到曲轴箱。油环的作用是刮下附着于气缸壁上多余
3、的润滑油，并使壁面上油膜分部均匀。,(2)连杆组(connecting rod)连杆的作用是将活塞与曲轴连接起来，将曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动。连杆与曲轴相连的一端称连杆大头，作旋转运动；另一端通过活塞销与活塞相连的部分，称为连杆小头，作往复运动；大头与小头之间称为连杆体，作往复与摆动的复合运动。,(3)曲轴(crankshaft)曲轴是压缩机的重要部件之一，压缩机的全部功率都通过曲轴输入。,(4)轴封装置(shaft sealing instrument)轴封装置是开启式压缩机的重要部件之一。它的作用是防止曲轴箱内的制冷剂不致通过曲轴伸出端向外泄漏，或者压缩机在真空下运行时，不致使外界
4、空气通过曲轴伸出端向曲轴箱内泄漏。,(5)气阀组 它的正常工作才能保证压缩机实现吸气、压缩、排气、膨胀四个工作过程。气阀主要由阀座、阀片、弹簧和阀盖(阀片的升高限制器)组成。气阀的启闭是依靠阀片两侧的压力差来实现的。簧片阀的结构如图所示。吸、排气阀片均为簧片式分装于阀板1的下、上两侧。吸气阀呈舌形，它的一端用,销钉固定在阀板上，另一端可以自由运动，并伸入气缸端面相应的凹槽中。凹槽的深度限制了阀片的升程，起到升高限制器的作用。吸气通道为四个按菱形分布的小孔，被吸气阀片所遮盖。排气阀片呈弓形，两端用螺钉固定在阀板上，阀片上面装有缓冲弹簧片，弹簧片上面还有一弓形盖板，作为排气阀升高限制器。排气通道为
5、四个按弧形分布的小孔，被排气阀片所遮盖。簧片阀阀片的形状很多。随阀座上气流通道和阀片的固定位置而异。,(6)机体及缸套 机体是支承压缩机全部质量并保证各零部件之间有正确的相对位置的部件。机体包括气缸体和曲轴箱两个部分。安装气缸套的部位称为气缸体，安装曲轴的部位称曲轴箱。,（7）制冷压缩机的输气量调节(能量调节)压缩机制冷量的大小与运转情况有关。当外界条件或被冷却对象的负荷发生变化时，为了既保持室(库)内所需要的低温，又要实现经济运行，就必须根据外界条件的变化，调节压缩机的产冷量，也就是调节压缩机的输气量，使其和当时的外界负荷相适应。采用不同的调节方法，它所获得的经济效果是不一样的。目前常用的调
6、节方法有以下两种。压缩机的间歇运行、顶开吸气阀片调节输气量。顶开吸气阀片的调节机构有如下几种：1)油缸-拉杆顶开机构2)油压直接顶开机构 3)电磁阀控制的能量调节机构4)电磁式输气量调节,（二）半封闭式制冷压缩机半封闭式制冷压缩机的机体和电动机的外壳铸成一体。电动机的转子直接装在压缩机曲轴的悬臂部分，因而不需要轴封和联轴器。它比开启式压缩机结构更为紧凑，密封性能好，噪声低，比全封闭式压缩机易于拆卸和修理。,（三）封闭式制冷压缩机全封闭式制冷压缩机的特点，是将压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表上看只有压缩机进、排气管和电动机引线。,全封闭压缩机的外部罩壳由钢板冲压而成
7、，分上下两部分，装配完毕后焊死。它比半封闭压缩机更为紧凑，密封性更好。电动机布置在上部，这样可避免电动机绕组浸泡在润滑油中，且轴下端可作为油泵使用。电动机定子的外壳与气缸体铸成一体，气缸呈卧式布置。为了减震和消音，利用电动机室内空腔容积作为吸气消音器，排气通道上装有稳压室。整个机芯安装在弹性减震器上，以减少工作时的振动。,小结：1、在各种类型的制冷压缩机中，活塞式压缩机是问世最早、至今还广为应用的一种机型，这无疑是因为它具有一系列其它类型压缩机所不及的优点：1)能适应较广阔的压力范围和制冷量要求。2)热效率较高，单位耗电量较少，特别是在偏离设计工况运行时更为明显。3)对材料要求低，多用普通钢铁
8、材料，加工比较容易，造价也较低廉。,4)技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。5)装置系统比较简单。相比之下，螺杆式制冷系统中需要装设大容量油分离器；离心式制冷机系统中要配置工艺要求高的增速齿轮箱、复杂的润滑油系统和密封油系统等。活塞式压缩机的上述优点使它在各种制冷用途，特别是在中小制冷量范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。但是，与此同时，也要看到活塞式压缩机也有其不足之处：1)因为是往复运动，转速不宜太高.2)气缸工作腔有余隙容积3)气缸工作腔必须设置吸、排气阀，使吸、排气过程产生阻力损失4)结构复杂，零部件多5)往复式压缩机不允许吸气带液6)输气不连续。一般倾向认为
9、将活塞式制冷机的制冷量上限维持在350550kW以下是较为合适的。,3.7回转式制冷压缩机一、滚动转子式制冷压缩机（一)基本结构,具有一个圆筒形气缸，其上部(或端盖上)有吸、排气孔，排气孔上装有排气阀，以防止排出的气体倒流。气缸中心是带偏心轮的主轴(偏心轮轴，偏心距为e)，偏心轮轴上套装一个可以转动的套筒状滚动活塞。主轴旋转时，滚动活塞沿气缸内表面滚动，从而形成一个月牙形工作腔，其位置随主轴旋转而变动；,（二）工作过程,气体压力变化是依靠容积变化来实现的，而容积的变化又是通过压缩机的转子在气缸里作旋转运动来达到的。气缸上部的纵向槽缝内装有滑板，靠弹簧作用力，使其下端与滚动活塞表面紧密接触，从而
10、将气缸工作腔分隔为两部分,吸气腔：具有吸气孔口部分压缩腔：具有排气孔口部分(排气阀未打开）排气腔：具有排气孔口部分，且压力大于冷凝器压力（排气阀已打开）,（二）工作过程,气体压力变化是依靠容积变化来实现的，而容积的变化又是通过压缩机的转子在气缸里作旋转运动来达到的。,（三）特点1）滚动活塞和滑板的两侧，可同时进行吸气与压缩(或排气)过程。2)由圆筒形气缸和作回转运动的滚动活塞相互配合而直接进行旋转压缩，因而它不需要将旋转运动转化为往复运动的转换机构，所以滚动活塞式压缩机的零部件少，特别是易损件少，结构简单，体积小，重量轻，同活塞式压缩机比较，体积可减小4050，重量也可减轻4050。3)仅滑片
11、有较小的往复惯性力，旋转惯性力可完全平衡，因此振动小，运转平稳；4)没有吸气阀，吸气时间长，并且直接吸气，减小了吸气有害过热，所以其效率高。但其加工及装配精度要求高。近年来，在电冰箱中使用小型滚动转子压缩机的越来越多，而在空调器中有完全取代活塞式压缩机的趋势。,二、涡旋式制冷压缩机涡旋式压缩机是回转式压缩机的一种。它发明于1905年，但直到80年代初才在日本首次应用到制冷及空调领域中。因此，目前还是一种较为新型的制冷压缩机。（一）基本结构及工作原理,(a)表示正好吸入完了的位置，(b)示出了涡旋外围为吸入过程，中间为压缩过程，中心处为排气过程，(c，d)示出了连续而同时进行着吸入和压缩过程。在
12、曲柄轴的每一转中，都形成一个新的吸气容积，所以上述过程不断重复，依次完成。,主要由静涡盘和动涡盘组成，两个涡旋盘相错180o对置而成。气态制冷剂从静涡盘的外部被吸入，在静涡盘与动涡盘所形成的空间中压缩，被压缩后的高压气态制冷剂，从静涡盘中心排出。动涡盘绕偏心轴进行公转，为了防止动涡盘自转，设有防自转环。,注意4条接触线的位置变化。,（二）特点从结构及工作原理看，小型涡旋式压缩机具有如下的特点：1)效率高 涡旋压缩机吸气、压缩、排气连续进行，直接吸气，因而吸入气体有害过热小；没有余隙容积中气体的膨胀过程，因而输气系数高。同时，两相邻压缩腔中的压差小，气体泄漏少。另外，旋转涡旋盘上所有接触线转动半
13、径小，摩擦速度低，损失小，加之吸、排气阀流动损失小，因而效率高。2)力矩变化小、振动小、噪声低,涡旋压缩机压缩过程较慢，并可同时进行两三个压缩过程，机器运转平稳，而且曲轴转动力矩变化小；其次，气体基本连续流动，吸、排气压力脉动小。3)结构简单，体积小，重量轻，运动零部件少；没有吸、排气阀，易损件少，可靠性好.涡旋式压缩机同活塞式压缩机相比，体积小40，重量减轻15，效率高10，噪声低5dB(A)。但其制造需高精度的加工设备及精确的调心装配技术，这就限制了它的制造及应用。,三、螺杆式制冷压缩机（一）基本结构及工作原理螺杆式(即双螺杆)制冷压缩机具有一对互相啮合、相反旋向的螺旋形齿的转子。其齿面凸
14、起的转子称为阳转子，齿面凹下的转子称为阴转子。,阳转子4个齿，阴转子6个槽，一般阳转子与电动机联接为主动转子，传递转矩，同时、通过啮合关系带动阴转子(从动转子)旋转。转子的齿槽、机体的内壁面和两端端盖等共同构成的工作容积，机体的两端设有成对角线布置的吸、排气孔口。随着转子在机体内的旋转运动，阴、阳转子和机体之间形成的呈V字型的一对齿间容积(基元容积)的大小，随转子的旋转而变化，使工作容积由于齿的侵入或脱开而不断发生变化，从而周期性地改变转子每对齿槽间的容积，来达到吸气、压缩和排气的目的。,图3-31表示了基元容积的工作过程：,吸气过程：阳转子带动阴转子旋转至A点位置，一个v形密封空间与吸气口相
15、通，开始吸气；随着转子的旋转，v形密封空间的容积不断增大，气体逐渐进入该空间。当转于旋转至B点位置时，此v形密封空间开始不与吸气口相通，吸气过程结束；此时，该空间容积达到最大。,压缩过程：从B点起，阴转子继续旋转，两个转子之间形成的密封啮合线向排气侧移动，此v形密封空间的逐渐缩小，空间中的气体被压缩。压缩过程一直进行到位置C，v形密封空间与排气口相通为止。,排气过程：气体从位置c开始与排气口相通，随着阴、阳转子继续旋转，v形密封空间中的气体被压入排气管；直到转子旋转至D点，v形密封空间中的气体完全被排出时，结束排气过程。,从以上过程的分析可知，两转子转向互相迎合的一侧，即凸齿与凹齿彼此迎合嵌入
16、的一侧，气体受压缩并形成较高压力，称为高压力区；相反，螺杆转向彼此相背离的一侧，即凸齿与凹齿彼此脱开的一侧，齿间容积在扩大形成较低压力，称为低压力区。此两区域借助于机壳、转子相互啮合的接触线而隔开。,（二）输气量调节装置螺杆制冷压缩机常用滑阀调节能量，即在两个转子高压侧，装上一个能够轴向移动的滑阀，来调节能量。滑阀调节能量的原理，是利用滑阀在螺杆的轴向移动，以改变螺杆的有效轴向工作长度，使能量在100和l0之间连续无级调节。能量调节主要与转子有效的工作长度有关。图为滑阀的移动与能量调节的原理图。,图(a)示出全负荷时滑阀的位置。当滑阀尚未移动时，滑阀的后缘与机体上滑阀滑动缺口的底边紧贴，滑阀的
17、前缘则与滑动缺口的剩余面积组成径向排气口。此时，基元容积中，充气最大。由吸入端吸入的气体经转子压缩后，从排气口全部排出，其能量为100，,泄逸通道的大小取决于所需要的排气量大小。滑阀前缘与滑动缺口形成的排气口面积(即径向孔口)同时缩小，达到改变排气量的目的。当滑阀继续向排出端移动时，制冷量随排量的减少而连续地降低。因而能量便可进行无级调节。,当高压油推动油活塞和滑阀向排出端方向移动时，滑阀后缘随之被推离固定的滑动缺口的底边，形成一个通向径向吸气孔口的、可为压缩过程中气体的泄逸孔道，如图3-7(c)所示，减少了螺杆的工作长度，即减少了吸入气体的基元容积，排出气体减少，而吸进的气体，未进行压缩(此
18、时接触线尚未封闭)就通过旁通口进入压缩机的吸气侧，因此减少了吸气量和制冷剂的流量，起到了能量调节的作用。,能量调节分手动和自动，但控制的基本原理都是采用油驱动调节。该系统基本上由三部分构成：供油、控制和执行机构。供油机构有油泵及压力调节阀；控制机构有四通电磁阀或油分配阀；执行机构有滑阀、油活塞及油缸等。,（三）特点螺杆式制冷压缩机作为回转式制冷压缩机的一种，同时具有活塞式和动力式（速度式）两者的特点。1)与往复活塞式制冷压缩机相比，螺杆式制冷压缩机具有转速高，重量轻，体积小，占地面积小以及排气脉动低等一系列优点。2)螺杆式制冷压缩机没有往复质量惯性力，动力平衡性能好，运转平稳，机座振动小，基础
19、可作得较小。3)螺杆式制冷压缩机结构简单，机件数量少，没有像气阀、活塞环等易损件，它的主要摩擦件如转子、轴承等，强度和耐磨程度都比较高，而且润滑条件良好，因而机加工量少，材料消耗低，运行周期长，使用比较可靠，维修简单，有利于实现操纵自动化。4)与速度式压缩机相比，螺杆式压缩机具有强制输气的特点，即排气量几乎不受排气压力的影响，在小排气量时不发生喘振现象，在宽广的工况范围内，仍可保持较高的效率。,5)采用了滑阀调节，可实现能量无级调节。6)螺杆压缩机对进液不敏感，可以采用喷油冷却，故在相同的压力比下，排温比活塞式低得多，因此单级压力比高。7)没有余隙容积，因而容积效率高。,螺杆式制冷压缩机尚存在
20、以下缺陷：1)制冷剂气体周期性地高速通过吸、排气孔口，通过缝隙的泄漏等原因，使压缩机有很大噪声，需要采取消音减噪措施。2)螺旋形转子的空间曲面的加工精度要求高，需用专用设备和刀具来加工。3)由于间隙密封和转子刚度等的限制，目前螺杆式压缩机还不能像往复式压缩机那样达到较高的终了压力。,小结：回转式制冷压缩机的型式和结构类型较多，故有多种分类法。通常都按其结构元件的特征来区分和命名。目前广为使用的有螺杆式制冷压缩机、滚动转子式制冷压缩机和涡旋式制冷压缩机等，它们在各种冷冻、冷藏及空调装置中得到了日益广泛的应用。其中，制冷量在1.1kW以下时，滚动转子式制冷压缩机效率较好；制冷量在115kW范围内，
21、涡旋式制冷压缩机效率最高；制冷量大于15kW时，螺杆式制冷压缩机效率最好。因此，回转式制冷压缩机的应用，已进入活塞式制冷压缩机的世袭领地。但是，回转式制冷压缩机也有它的缺点，主要是它的运动机件表面多呈曲面形状，这些曲面的加工及检测均较复杂，有的还需使用专用设备。其次是回转式制冷压缩机运动机件之间或运动机件与固定机件之间，常需保持一定的运动间隙，气体通过间隙势必引起泄漏，这就限制了回转式制冷压缩机达到较大的压力比，同时，为了不降低回转式制冷压缩机的效率，又必须控制运动间隙尽可能小，势必造成加工和装配精度较高,3.8离心式制冷压缩机一、离心式制冷压缩机的基本结构及工作原理学习时借助离心式水泵来理解
22、。它是依靠动能的变化来提高气体的压力的。,1）叶轮(工作轮)：是一个最重要的部件，通过叶轮将能量传递给气体，使气体获得较大动能。2)扩压器：扩压器是固定部件中最重要的一个部件。它的作用是将叶轮出口的高速气体的动能转化为压力能，提高气体压力。3）蜗壳：蜗壳的作用是把扩压器流出的气体汇集起来，集中排至冷凝器。蜗壳在径向面上的形状似蜗牛壳，外径和流通截面逐渐扩大，也起到使气流减速和扩压的作用。,4）弯道和回流器：在多级离心式制冷压缩机中，弯道回流器是为了把由扩压器流出的气体导至下一级叶轮。气体在弯道和回流器的流动，可以认为压力和速度不变，仅改变气体的流动方向。弯道的作用是将扩压器出口的气流引导至回流
23、器进口，使气流的方向从离开轴心变为向轴心方向。回流器则是把气流均匀地导向下一级叶轮的进口，为此，在回流器流道中设有叶片，使气体按叶片弯曲方向流动，沿轴向进入下一级工作轮。5）吸入室：吸入室的作用是将从蒸发器来的气体，均匀地引导至叶轮的进口，以减少气流的扰动和分离损失。,6）进口导流器:进口导流器安装在第一级进口前的机壳上。它由一组彼此联动旋转的小叶片组成，叶片呈放射状分布，每一个叶片均有一个小圆锥齿轮与一个大锥形齿轮圈啮合，如图4-7所示。可以通过伺服电动机自动控制大锥形齿轮圈的转动，也可用手动控制。小圆锥齿轮则带动全部叶片转动，从而改变叶轮进口处的流通截面，达到输气量调节的目的。7）平衡盘
24、由于叶轮两侧的压力不相等，在转子上受到一个指向叶轮进口方向的轴向椎力。为了减少止推轴承的载荷，往往在末级之后设置一个平衡盘，因平衡盘左侧为高压，右侧与进气压力相通，因而形成一个相反的轴向推力，减轻了止推轴承的负荷。,二、离心式制冷压缩机的特性1)蒸发温度对性能的影响：当转速和冷凝温度不变时，制冷量随蒸发温度的变化情况如图所示。从图中可以看出，蒸发温度愈低，制冷量下降愈剧烈。蒸发温度对性能的影响较大。,2)冷凝温度对性能的影响：当转速和蒸发温度不变时，制冷量随玲凝温度变化时的情况如图所示。从图中可以看出，当冷凝温度高于设计值时，离心式制冷压缩机的制冷量将急剧下降。,3)转速对性能的影响：由于离心
25、式压缩机产生的能量头与转速的平方成正比，因此随转速的降低能量头急剧下降，因而制冷量也将急剧下降，如图所示。,三、离心式制冷压缩机的能量调节 离心式制冷压缩机有三种能量调节方式。1、大多数离心式制冷压缩机采用叶轮入口可旋转导流叶片调节，这种调节方法的优点是控制简单，投资少，能在20-100间进行无级能量调节，但在负荷低于50时，此种调节方法对压缩机的效率影响较大。2、有些离心式制冷压缩机，采用叶轮进口导流叶片与叶轮出口扩压器宽度可调相结合的双重调节方法，使制冷量可以在10-100%范围内连续调节。3、也有根据用户需要，生产采用入口导流叶片与变频调速相结合的调节方法的离心式制冷压缩机。这种调节方法
26、是控制电源的频率和电压，自动调节电机转速，同时配以调节入口导流叶片开度，达到调节压缩机制冷量的目的，以保证压缩机获得最大的部分负荷效率。,四、离心式制冷压缩机的特点主要优点：（1）制冷能力大，而且大型离心式制冷压缩机的效率接近现代大型立式活塞式制冷压缩机。(2)结构紧凑，质量轻，比同等制冷能力的活塞式制冷压缩机轻8090，占地面积可减少一半左右。(3)没有磨损部件，工作可靠，维护费用低。(4)运行平稳，振动小，噪声较低；运行时，制冷剂中不混有润滑油，蒸发器和冷凝器的传热性能好。但是，离心式制冷压缩机的转数很高，对于材料强度、加工精度和制造质量均要求严格，否则易于损坏，且不安全。此外，小型离心式制冷压缩机的总效率低于活塞式制冷压缩机，故更适用于大型或特殊用途的场合。,小结：,
