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1、-制冷压缩机教案-第 52 页绪 论1.制冷机一种将热量从低于环境介质温度的物体中转移到环境介质中去，这种机器称为制冷机。2.制冷机分类压缩式制冷机(包括蒸汽和空气压缩机两种)、吸收式制冷机和蒸汽喷射式制冷机三种类型，其中尤以蒸汽压缩式制冷机应用最为普遍。3.制冷压缩机的作用为了能连续不断地制冷，需用压缩机将已汽化的低压蒸汽从蒸发器中吸出，并对其做功，压缩成为高压的过热蒸汽，再排入冷凝器中(提高压力是为了使制冷剂蒸汽容易在常温下放出热量而冷凝成液体)。在冷凝器中利用冷却水或空气将高压的过热蒸汽冷凝成为液体并带走热量，制冷剂液体又从冷凝器底部排出。如此周而复始，实现连续制冷。概括地说，这种制冷方
2、法是使制冷剂在低温低压的条件下汽化而吸取周围介质的热量，并在常温高压的条件下冷凝液化而放出热量由冷却水(或空气)带走。欲使制冷剂实现这样的热量转移，必须提供与蒸发温度和液化温度相对应的低压和高压条件，而这一条件正是由压缩机创造的。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，只能有了压缩机，制冷机才能将低温物体的热量不断地转移给常温介质，从而达到制冷的目的。一、制冷压缩机的种类与分类制冷压缩机根据其工作原理可以分为容积型和速度型两大类。见图11、压缩机的种类1)容积型压缩机用机械的方法使密闭容器的容积变小，使汽体压缩而增加其压力的机器，称为容积型压缩机。它有两种结构型式：往复活塞式(简称活塞式)和回转式。2)
3、速度型压缩机用机械的方法使流动的汽体获得很高的流速，然后在扩张的通道内使汽体流速减小，使汽体的动能转化为压力能，从而达到提高汽体压力的目的，这种机器称为速度型压缩机，属于这一类的有离心式制冷压缩机。综上所述，制冷压缩机的分类可概括如下：2、压缩机的分类1)按工作的蒸发温度范围分类对于单级制冷压缩机，一般可按其工作蒸发温度的范围分为高温、中温和低温压缩机三种。2)按密封结构形式分类A .开启式压缩机B. 半封闭式压缩机C. 全封闭式压缩机二、制冷压缩机的当前发展概况图2表示了目前各类压缩机的大致应用范围及其制冷量大下面分别介绍各类压缩机的发展概况。1、活塞式制冷压缩机2、螺杆式制冷压缩机3、转子
4、式制冷压缩机4、涡旋式制冷压缩机5、离心式制冷压缩机三、环境保护对压缩机提出的要求随着工业的发展伴之产生的对地球的污染越来越严重，环境保护已成为全球关注的重要问题。而在制冷与空调领域中CFCS和HCFCS对大气臭氧层的破坏以及能源消耗造成的全球变暖，都是压缩机在设计时应高度重视的问题。制冷剂的选用是影响压缩机设计的诸多因素中应予高度重视的一个问题其一：压缩机必须把其工作容积的尺寸重新划定，以适应不同流量的压力的要求；其二：压缩机中与制冷剂接触的各种材料之间的相容性，如合成橡胶和润滑油，必须给予解决。第一章 容积型制冷压缩机的热力学基础容积型压缩机是蒸气压缩式制冷机中应用领域最广泛、使用数量最多
5、的压缩机，它们的功率可以从几十瓦到几千千瓦的宽广范围。尽管容积型压缩机的结构形式众多，但究其热力学基础还有许多部分是相同的。第一节单级活塞式压缩机的理论循环单级活塞式压缩机的理论循环的假设条件：1、压缩机没有余隙容积2、吸汽与排汽过程中没有压力损失3、吸汽与排汽过程中无热量传递4、无漏汽损失5、无摩擦损失一、活塞式压缩机的理论输汽量1.气缸工作容积Vp，单位为m32.理论容积输气量qvt(或称理论排量)，单位为m3/h是指压缩机按理论循环工作时，在单位时间内所能供给、按进口处吸气状态换算的气体容积。3.压缩机的理论质量输气量qm t，单位为kg/h二、压缩机消耗的理论功率1.理论循环所消耗的理
6、论功Wts，单位为J，2.即单位绝热理论功Wt s为，单位为J，3.压缩机所消耗的理论功率Pts，单位为kw第二节容积型压缩机的实际性能1、压缩机中的压力降2、制冷剂的受热3、气阀运动规律不完善带来的效率下降。4、制冷剂泄漏的影响。5、再膨胀的影响6、压缩过程偏离等熵过程7、压缩过程的过压缩和欠压缩。8、润滑油循环量的影响。9、压缩机的机械摩擦损失和内置电动机(封闭式压缩机)的电动机损失。第三节内容积比固定的压缩机的附加功损失在那些具有固定内容积比的容积型压缩机中，在工作中会发生过压缩和欠压缩的压缩过程。一、内容积比1.内容积比V是指这类压缩机吸汽终了的最大容积V1与压缩终了的容积V2的比值，
7、即2.内压力比工作容积内压缩终了压力P2与吸汽压力P1的比值，称为内压力比二、附加功损失内压力比与外压力比不相等时，会产生附加功损失。讨论三种情况：PdP2 Pd = P2。PdP2 。由此，当压缩机内压缩终了压力与排汽管内气体的压力不相等，即内压力比与外压力比不等时，将产生附加功损失，从而降低压缩机的指示效率。所以，应力求压缩机的实际运行工况与设计工况相等或接近，以使压缩机获得运行的高效率。第四节制冷压缩机的基本性能参数一、实际输气量在一定工况下，单位时间内由吸气端输送到排气端的气体质量称为在该工况下的压缩机质量输气量qma，单位二、输汽系数压缩机的实际输汽量与理论输汽量之比称为输汽系数。它
8、用于衡量容积型压缩机气缸工作容积的有效利用程度。三、制冷量所谓压缩机的制冷量，就是压缩机在一定的运行工况下，在单位时间内被它抽吸和压缩输送的制冷工质在蒸发制冷过程中从低温热源（被冷却的物体）中所吸取的热量。在给定工况下压缩机的制冷量Q0可用下式计算。即：Q0 = qmaq 0 = qvtqv kW (1-10)为了便于比较和选用，有必要根据其不同的使用条件规定统一的工况来表示压缩机的制冷量，表1-1和表1-2列出了我国有关国家标准所规定的不同形式的单级小型活塞式制冷压缩机的名义工况及工作温度。四、制(排)热量制(排)热量是压缩机的制冷量和部分压缩机输入功率的当量热量之和，从图1-3a上所示的实
9、际制冷循环或热泵循环Ph图可见，在一定工况下的排热量Qh为Qh = qm a（h2h3）= qm a (h1h4) + (h2h1) = qmaq0 + qma(h2h1)= QO + qma(h2h1)从图1-3b的压缩机的能量平衡关系图上不难发现qma（h2h1）PelQr于是可得Qh = Q0 + PelQr = Q0 + f Pel (1-11)五、指示功率和指示效率单位时间内实际循环所消耗的指示功就是压缩机的指示功率Pi，单位为kW，它等于制冷压缩机的指示效率i是指压缩1kg工质所需的等熵循环理论功与实际循环指示功i（单位为J/kg）之比i是用以评价压缩机气缸或工作容积内部热力过程完
10、成的完善程度。六、轴功率、摩擦功率和轴效率、机械效率由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率P e，它的一部分，即指示功率Pi直接用于完成压缩机的工作循环，另一部分，即摩擦功率Pm用于克服压缩机中各运动部件的摩擦阻力和驱动附属的设备。轴效率e是等熵压缩理论功率与轴功率之比，用它可以评定主轴输入功率的利用完善程度，较适用于开启式压缩机。机械效率m是指示功率和轴功率之比，用它可以评定压缩机摩擦损耗的大小程度。七、电功率和电效率输入电动机的功率就是压缩机所消耗的电功率Pel，电效率el是等熵压缩理论功率与电功率之比，它是用以评定利用电动机输入功率的完善程度。对于封闭式制冷压缩机，其电动机转子直接装在
11、压缩机的主轴上，所以电效率对它较为适用八、性能系数为了最终衡量制冷压缩机的动力经济性，采用性能系数COP(Coefficient of performance)，它是在一定工况下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率之比。对于开启式压缩机，其性能系数COPe，(单位为w/w)为对于封闭式压缩机，其性能系数为性能系数也有另一种名称单位输入功率制冷量，其定义相同。对于封闭式制冷压缩机，性能系数还有另一种表达形式能效比EER(Energy Efficiency Ratio)，其单位为W/W或Btu/(w-h)，使用时要注意其单位。第二章 活塞式制冷压缩机第一节活塞式压缩机概述一、压缩机分类1、1、按使用的工
12、质分类分为氨压缩机、氟利昂压缩机、异丁烷压缩机等。2、2、按气缸布置方式分类分为卧式、直立式和角度式三种类型。如图2-1所示。3、3、按压缩机的密封方式分类分为开启式和封闭式两大类。4、4、按制冷量的大小分类配用电动机功率不小于、气缸直径小于70mm的压缩机为小型活塞式制冷压缩机；气缸直径为70170mm的压缩机为中型活塞式制冷压缩机。5、5、按气体压缩的级数分类分为单级压缩和多级(一般为两级)压缩制冷压缩机。如果有一台压缩机来实现两级压缩，则又称为单机双级制冷压缩机。6、6、按活塞行程分类分为短行程和长行程两种。二、压缩机的型号及基本参数按GB108711989规定，小型活塞式单级制冷压缩机
13、的型号表示如下：开启式压缩机的基本参数规定：气缸直径为60mm、转速范围为6001500r/min。半封闭式压缩机基本参数规定：气缸直径为30mm40mm50mm60mm，名义转速为1440r/min。中型活塞式单级制冷压缩机的型号表示：压缩机组型号表示：小型、中型活塞式单级制冷压缩机的基本参数见表2-1和表2-2。第二节第二节活塞式压缩机的基本结构和工作过程一、基本结构和名词术语1、基本结构各种活塞式制冷压缩机的制冷量、外形、制冷剂、用途等不尽相同，但其基本结构和组成的主要零部件都大体相同，即包括机体、曲轴、连杆组件、活塞组件、吸排汽组件、汽缸套组件等。图2-2即为一台立式两缸活塞曲柄连杆式
14、制冷压缩机的结构轴测图。2、名词术语下面利用图2-3介绍压缩机的有关名词术语。1外止点（上止点）：活塞在汽缸中作反复运动时，离曲轴旋转中心最远的位置，如图2-3（a）所示。2内止点（下止点）：活塞在汽缸中作反复运动时，离曲轴旋转中心最近的位置，如图2-3（b）所示。3活塞行程：外止点与内止点之间的距离，通常用S表示，等于曲柄半径R的两倍，即S=2R，单位为米（或毫米）。4余隙容积：活塞位于外止点时，活塞顶面与汽缸端面之间的容积，汽阀通道（与汽缸一直相通的）及第一道活塞环以上的环形容积的总和（图2-3（a），以Vc表示。5相对余隙容积：余隙容积与汽缸工作容积之比，以C表示，即式中：Vc 余隙容积
15、； Vp 汽缸工作容积。二、压缩机的工作过程1、1、理想工作过程2、2、实际工作过程压缩机的实际工作过程与理想工作过程存在着较大的区别。实际工作过程如图2- 5所示。第三节活塞式压缩机的热力性能一、输汽系数及其影响因素由于余隙容积，吸汽和排汽压力损失，汽体与汽缸壁之间的热量交换以及泄漏等因素的影响。压缩机的实际输汽量总是小于它的理论排汽量。压缩机的实际输汽量qVa与理论输汽量qV t的比值，称为压缩机的输汽系数，即输汽系数综合了影响压缩机实际排汽量的各种因素，是评价压缩机性能的一个重要指标，输汽系数越小，表示压缩机的实际排汽量与理论排汽量相差越大。显然，压缩机的输汽系数值总是小于1的。输汽系数
16、可以写成容积系数v、压力系数p、温度系数t和泄漏系数l 乘积形式，1、影响压缩机输汽系数的各种因素：1）容积系数V、它反映了压缩机中余隙容积的存在对压缩机输气量的影响。由理论分析和推导可知，容积系数V、可由下式进行计算：pC对V的影响较小，可以略去不计，则式(2-2可以简化为2）压力系数它反映了吸气压力损失对压缩机输气量的影响。经推导和分析可知，可用下式表示：3）温度系数T它反映在吸气过程中，因气体的预热对输气量的影响。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、压缩比、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。对于开启式压缩机为对于封闭式制冷压缩机
17、为4）泄漏系数它反映压缩机工作过程中由于泄漏而引起的对输气量的影响。泄漏是的大小与压缩机的制造质量、磨损程度、气阀设计、压力差大小等因素有关。对于高速多缸压缩机的输气系数，可由上述四个系数的乘积求出，也可由试验结果整理出来的经验公式求出。例如日本的木村亥之助推荐的经验公式(简称木村公式)如下1)当转速大于720r/min，c = 3% 4%时2)对双级压缩机的低压级2、输气系数的特性曲线压缩机的输汽系数可通过分析或计算求得，也可通过压缩机在不同工况下进行试验，测得的制冷剂质量流量qma，按公式求得，并将求得的值做成输汽系数特性曲线，供设计或运行时查找。图2-6是开启式压缩机随工况变化关系。二、
18、压缩机的功率和效率1、指示功率与指示效率单位时间内所消耗的指示功，称为压缩机的指示功率。理想循环中压缩1kg制冷剂所消耗的功Wts，与实际循环中所消耗的功Wi的比值，称为压缩机的指示效率，用i表示。开启式压缩机中的可用下列经验公式计算：i = T+bte (2-10)压缩机的指示效率也可由图2-7查取。影响指示功率和指示效率的因素有压缩比，吸、排气过程的压力损失，相对余隙容积，吸气预热程度及制冷剂泄漏等。2、轴功率、磨擦功率与机械效率由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率，用Pe表示。轴功率的一部分直接用于压缩气体，称为指示功率，用Pi表示；另一部分用于克服曲柄连杆机构等的摩_擦阻力，称为摩擦功率
19、，用Pm表示。两者之比值称为机械效率，用制冷压缩机的机械效率一般在之间。图2-8示出机械效率m与压缩比之间的关系曲线。由图可见，m随的增加而下降。这是因为增大，指示功率减少而摩擦功率几乎保持不变，从而导致m下降的缘故。指示效率i与机械效率m的乘积，称为压缩机的轴效率，用e表示。一般在之间。3、配用电动机功率制冷压缩机所需要的轴功率，是随工况的变化而变化的，选配电动机功率时，应考虑到这一因素。如果压缩机本身带有卸载装置，可以空载起动，则电动机的轴功率可按运行工况下的轴功率，再考虑适当裕量(10%15%)选配。三、压缩机的排汽温度制冷压缩机的排汽温度虽不是主要性能指标，但它对压缩机能否良好运行却是
20、一个很重要的因素。1.影响因素2.降低排温的措施四、压缩机的运行特性曲线和工况1、运行特性曲线压缩机的运行特性是指在规定的工作范围内运行时，压缩机的制冷量和功率随工况变化的关系。由性能曲线可见：当蒸发温度一定时，随着冷凝温度的上升，制冷量减少，而轴功率增大；当冷凝温度一定时，随着蒸发温度的下降，制冷量减少。通过性能曲线，可以较方便地求出制冷压缩机在不同工况下的性能系数COPe，它的数值也是随冷凝温度和蒸发温度而变化的。COPe值是说明制冷压缩机性能的一个不可缺少的主要经济指标。在相同工况下，COPe值越大说明压缩机性能越好。应注意到：对于半封闭和全封闭压缩机，性能曲线一般是反映蒸发温度与同轴电
21、动机输入电功率之间的关系，这样能比较直观地反映总耗电量，对用户有较实用的参考价值。2、压缩机的工况由以上分析可知，同一台压缩机的制冷量，是随t h和to的改变而改变的，因此不指出压缩机的工作条件而比较它的制冷量的大小是没有意义的。为了对压缩机的性能加以对比，根据我国的具体情况，规定了“名义工况”、“考核工况”、“最大功率工况”、“_低吸气压力工况”等。表2-3列出全封闭式活塞制冷压缩机的名义工况。表2-4和表2-5列出GB108711989规定的小型活塞式单级制冷压缩机名义工况和考核工况。表2-6和表2-7列出GB108741989规定的中型活塞式单级制冷压缩机名义工况和考核工况。制冷压缩机的
22、工况虽然可以根据需要加以改变，但仍有一定的经济、安全的工作范围。超出这个范围，压缩机的运行可靠性降低，效率和作用寿命下降，甚至会发生危险。全封闭式活塞制冷压缩机的设计和使用条件见表2-8。GB108721989、GB108751989分别规定了小、中型活塞式单级制冷压缩机的设计和使用条件，见表2-9和表2-10。压缩机在此条件下，应能长期可靠工作，并根据此规定确定压缩机的最大压缩比和工作范围。第四节活塞式压缩机的主要零部件与结构一、活塞组活塞组是活塞、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。1、活塞筒形活塞分顶部、环部
23、和裙部三部分。2、活塞销活塞销用来连接活塞和连杆小头。3、 3、活塞环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与活塞表面之间的间隙泄漏到曲轴箱中。油环的作用是刮下附着于气缸壁上多余的润滑油，并使壁面上油膜分布均匀。汽环的密封作用如图2-13所示。二、连杆组连杆组部件如图2-16所示。它是由小头衬套、连杆体、大头轴瓦、连杆螺栓、大头盖、螺母及开口销等组成。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；虽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
24、与摆动的复合运动。连杆大头有剖分式和整体式两种。连杆小头一般为整体式圆环形结构，如图2-19所示。连杆体的截面形状有工字形（图2-20）、圆形等。有些连杆体中间钻有油孔，以便使润滑油能由大头通过油孔送到小头，润滑小头轴承。剖分式连杆大头用螺栓或螺钉连接大头盖。三、曲轴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。曲轴受力情况复杂，要求有足够的强度、刚度和耐磨性。在中小型制冷压缩机中，最为常见的是曲拐轴和偏心轴两种类型。曲拐轴简称曲轴，结构如图2-22所示。它由主轴颈、曲柄和曲柄销（又称连杆轴颈）三部分组成。偏心轴结构如图2-23所示，多用于小型全封闭或半封闭式压缩机中。连杆大头采
25、用整体式，装在偏心轮上，轴的一端作为电动机的主轴，主轴承和连杆都采用滑动轴承，润滑油从轴上的油孔进入连杆轴承。四、轴封装置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，不致使外界空气通过曲轴伸出端向曲轴箱内渗透。轴封装置主要有波纹管式和摩擦环式两种。.摩擦环式轴封装置的结构型式也很多，常见的如图2-24所示五、气阀组气阀是压缩机的重要部件之一。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。气阀实质上是一自动阀，气阀的启闭是依靠阀片二侧的压力差来实现的。气阀主要由阀座、阀片、弹簧和阀盖（阀片的升高限制器）
26、组成，如图2-25所示。气阀的结构型式也是多种多样，最常见的有环片阀、簧片阀两种。（1）环片阀这是日前应用最广泛的一种。我国缸径在70mm以上的中小型活塞式制冷压缩机系列，均采（2）簧片阀又称舌簧阀或翼状阀。阀片一端固定在阀座上，另一端可以上下运动，以达到启闭的目的。阀片由厚度为的弹性薄钢片制成，因此质量轻、惯性小、启闭迅速，适用于小型高转速压缩机。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。现列举数种六、机体和缸套1.机体的作用与要求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
27、轴箱。装在机体上的还有气缸盖、轴承座等零部件。机体是整个压缩机的支架，因而要求其有足够的强度和刚性。2.机体的结构型式机体的结构型式很多，有的带气缸套，有的气缸是直接在机体上加工而成。图2-29所示为一小型两缸压缩机的机体结构。高速多缸压缩机的机体常采用气缸体和气缸套分开的结构型式，如图2-30所示。这种结构型式的机体刚性好、结合面少、结构简单，气缸套和机体可分别采用不同的材料，对气缸体的要求低，所以为国内外高速多缸的压缩机广泛采用。3.气缸套.气缸套的形状如图2-31所示。气缸套采用优质耐磨铸铁铸造，也可对工作面进行多孔性镀铬和离子氮化处理，以提高使用寿命。第五节第五节活塞式压缩机的润滑系统
28、润滑是压缩机中的重要问题之一，它不仅影响到压缩机的性能指标，而且与压缩机的寿命、可靠性、安全性也直接相关。润滑的作用如下：1) 降低压缩机的摩擦功、摩擦热和零件的磨损，提高压缩机的机械效率，增加压缩机的可靠性和耐久性。2)带走摩擦热，使摩擦表面温度不致过高。3)润滑油充满与气缸的间隙和轴封的摩擦表面之间，增强了密封作用。4)带走磨屑，改善摩擦表面的工作情况。一、润滑方式及润滑系统制冷压缩机的润滑方式可分为飞溅润滑和压力润滑两种类型。飞溅润滑是利用运动零件的击溅作用，将润滑油送至需要的摩擦表面，图2-32所示的立式开启式压缩机是一压力润滑是利用油泵产生一定的油压，通过输油通道将润滑油送到各摩擦表
29、面。压力润滑有离心油泵润滑和齿轮油泵润滑和齿轮油泵润滑两种。1、离心油泵润滑系统离心油泵润滑系统广泛应用于小型全封闭式制冷压缩机中。图2-33示出离心油泵润滑系统。2、齿轮油泵润滑系统压缩机的曲轴为水平安装时，大多数采用如图2-34所示的齿轮油泵式压力润滑系统。二、润滑设备压力润滑系统的主要设备有油泵、过滤器、油冷却器、油压调节阀、油压继电器及油压表等。1、齿轮油泵目前制冷压缩机中所采用的齿轮油泵有下列三种型式。（1）外啮合齿轮油泵这种齿轮油泵的结构虽简单，但只能单方面转动供油，否则将失去泵油能力。（2）月牙形齿轮油泵其结构如图2-36所示。它具有可正反旋转的优点，但制造精度要求高，故使用不够
30、广泛。（3）内啮合转子油泵又称转子泵，其结构如图2-37所示。转子泵同样具有结构紧凑、可正反旋转的优点。由于外、内转子可用铁-石墨粉末模压烧结成形，因而加工简单、节省材料、精度高、寿命长，被广泛采用。2、油过滤器制冷压缩机中润滑油过滤器有粗过渡器和精过滤器两种。它的作用是滤去润滑油中的金属屑、型砂、机械杂质等，防止它们进入摩擦表面，造成磨损加剧。粗过滤器往往做成网式，装在曲轴箱油池内。精过滤器大多采用金属片缝隙式，其结构如图2-39所示。精过滤器也可使用羊毛毡作为过滤材料，过滤效果更好，但阻力很大，且易阻塞。3、油冷却器曲轴箱（或机壳）内的油温不宜过高，否则会因油过稀而破坏正常的润滑。油冷却器
31、置于曲轴箱底部，它由带肋片的钢管弯制而成，管内通冷却水，把润滑油的热量带走。4、油压调节阀油压调节阀用于调节润滑系统中的油压。一般安装在压缩机的后主轴承上，如图2-40所示。三、润滑油的性能制冷压缩机使用的润滑油，也称为冷冻（机）油。为保证压缩机的正常运行，对润滑油的性能有下列要求：1)相容性。所选用的润滑油应与所采用的制冷剂及材料等相容。2)粘度。粘度是润滑油的最主要特性，它不仅决定油的润滑性能，而且还直接影响到压缩机的性能、摩擦零件的冷却和密封性能。3)酸值。润滑油中如含有酸类物质，与金属接触会引起腐蚀。4)浊点。所选润滑油浊点应低于蒸发温度，否则石蜡析出会阻塞节流机构。5)凝点。冷冻油的
32、凝点一般应低于40。6)闪点。冷冻油的闪点必须比排气温度高1530以上，以免引起润滑油的结焦甚至燃烧。通常要求润滑油的闪点不低于150。7)化学稳定性、氧化安定性。8)含水量、机械杂质和溶胶。润滑油中不应含有水分、机械杂质和溶胶。9)击穿电压。这是表示冷冻油电绝缘性能的指标。SH03491992标准中，对于矿物油或合成烃型冷冻油，按40时的运动粘度分N15、N22、N32、N46、N68第六节活塞式压缩机的能量调节方法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，也应是
33、调节输气量，使其和当时的外界负荷相适应。一、压缩机的间歇运行在小型制冷机中，经常采用使压缩机间歇运行的方法来实现调节室(库)温的目的。这种能量调节方法只用于功率10kW设备中，对于容量较大的压缩机，机器的频繁开停不仅能量损失较大，而且影响机器的寿命和供电回路中电压的滤去，影响其它设备的正常工作。二、旁通调节和顶开吸气阀片调节1.旁通调节调节主要原理是将吸、排气腔连通，压缩机排气直接返回吸气腔，实现输气量调节。图2-41所示装置为在压缩机内部旁通调节输气量的装置2.顶开吸气阀片调节目前我国缸径在70mm以上的高速多缸制冷压缩机，广泛采用顶开吸气阀片的办法来调节输气量。它的工作原理是：调节机构将压
34、缩机的吸气阀片强制顶离阀座，使吸汽阀始终处于开启状态。压缩机吸气过程中，低压蒸汽从吸气阀吸入，压缩过程中因压力无法升高，排气阀始终处于关闭状态，低压蒸气又通过吸汽阀重新回到吸气腔，因而使该气缸的输气量为零，达到输气量调节的目的。由于吸气阀片关闭时阀座密封面所在位置不同，顶开的方式也不同。A.当吸气阀片密封面在吸气阀片上面时，需将吸气阀片向下顶开(图2-42)。B.当吸气阀的阀座密封面在阀片下面时，需将吸气阀片向上顶开(参见图2-43、图2- 45中油活塞右侧的油压来自压力油分配阀(又称为输气量控制阀)，见图三、关闭吸汽通道的调节关闭吸气通道调节输气量的机构如图2-46所示。四、变速调节可分为有
35、级变速调节和无级变速调节两种调节方法。有级变速通过改变电动机的级对数实现。无级变速的压缩机，它的电动机转速通过改变输入电动机的电源频率而改变。变转速压缩机采用变频的方法后，其输气量的调节更适应用户的需要。变转速压缩机产生的技术问题较多，如润滑问题、气阀问题、变频器的生产和成本等，均需妥善解决。五、起动卸载为降低起动时电动机的负荷，采用起动卸载的方法。图2-47表示一台半封闭式制冷压缩机的卸载装置。第七节活塞式压缩机的总体结构活塞式压缩机的总体结构与使用的制冷剂、工况、冷负荷以及生产、安装成本等因素有关。大体上可分为单机和多机组合机组两大类。一、各种典型总体结构按压缩机的密封方式分类，压缩机可分
36、为开启式，半封闭式和全封闭式三种。1、开启式制冷压缩机开启式压缩机的曲轴功率输入端伸出机体，通过联轴器或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，因此曲轴外伸端有轴封装置。这种缸径的系列有2、4、6、8缸，行程有100mm、110mm两种，按氨、R12、R22三工质通用要求设计，使用不同制冷剂时，只需更换相应的安全阀及气阀弹簧等。2、半封闭式制冷压缩机半封闭式制冷压缩机的电动机和压缩机装在同一机体内并共用同一根主轴，因而第 40 页共 121 页图2-49示出B87F-20(8FS7B)型压缩机的结构总图。图2-50示出另一种半封闭式压缩机的结构总图。3、全封闭式
37、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。图2-51为国产2FV5Q型全封闭压缩机剖面图。压缩机的外部罩壳由钢板冲压而成，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。在一些医用及家用冰箱中，为了进一步简化压缩机的结构，采用滑管滑块式机构来代替连杆组件，如图2-52二、多机组合机组和模块化机组的特点1、1、多机组合机组大多数多机组合机组是冷水机组，用于空调系统，按冷凝器冷却方式不同，又可分为水冷冷水机组和风冷冷水机组。图2-54所示的多机组合机组，配有六台6H30型半式压缩机
38、，换热器均采用高效传热管，机组结构紧凑。几台压缩机的吸、排气管连在一起，此时合理地布置管道是很重要的。对于吸气管道，推荐图2- 55 a、c的连接方式，不推荐图2- 55 b的连接方式，因为2号压缩机吸入口容易回液，引起压缩机液击。对于排气管道，推荐图2- 56 a、c的连接方式，不推荐图2- 56 b的连接方式，因两台压缩机的排气相互冲突，阻碍顺利排气。在图2- 56 c中，4号机连续运转，1号机周期运转。2、模块化机组模块化冷水机组由多台模块冷水机单元并联组合而成，各模块冷水机单元的结构、性能完全相同，其结构如图2- 58 所示。为使结构紧凑，模块化冷水机组采用高转速的全封闭式制冷压缩机，
39、蒸发器和冷凝器为板式换热器，结构材料为不锈钢板，表面压制成人字形波纹，以强化换热。钢板钎焊，有良好的密封性和高的承压能力。板式换热器需要的R22充灌量少。模块化机组占用的空间较小，大约是常规冷水机组40%，而且不要管道、蒸发器、冷凝器的拆卸空间。亦可不设专用机房，将其安装在一般的地方。模块化机组还可与常规机组结合运行，此时模块化机组用于部分负荷运行，常规机组在额定负荷下运行，两者均有高的能效比，使总能耗降低。第八节安全保护压缩机运转时，可能出现一些异常的情况，如：排气压力过高，吸气压力太低，油压不足，电动机过热，过量液体进入气缸等。出现异常情况时，若没有保护措施，压缩机将会损坏。对压缩机采取的
40、保护措施可分为四类：(1)防止液击；(2)压力保护；(3)内置电动机的保护；(4)温度保护。一、防止液击当进入气缸的液体太多，来不及从排气阀排出时，气缸内将出现液击，液击时产生的很高的压力使气缸、活塞、连杆等零部件损坏，因此需采取一系列保护措施。1、假盖将气阀组件用一弹簧紧压在气缸端部，形成假盖。常见的假盖如图2-59 所示。图2- 60 所示假盖用于全封闭式压缩机。2、2、油加热器用油加热器在起动前对润滑油加热，降低溶在润滑油中的制冷剂量是避免液击的有效措施。3、3、气液分离器图2- 61 所示的气液分离器又称储液器。来自蒸发器的气液混合物在气液分离器内分离，气体从出口管的上部进入，从下部流
41、出。二、压力保护1、吸、排气压力的控制压缩机运转时，因系统的原因或压缩机本身的原则，可能出现排气压力过高或吸气压力过低的情况，为此需控制吸、排气压力。2、安全阀为防止制冷剂泄漏至大气，采用闭式安全阀(图2-62 )。3、安全膜在吸、排气腔之间安装安全膜片(图2-63 )。吸排气压力差超过规定值时，膜片破裂，排气压力降低。4、润滑油压差控制器润滑油压差系油泵出口处油压与曲轴箱内油压之差。为保证压缩机运动部件的良好润滑，并保证有些压缩机输气量控制机构(如：液压缸拉杆控制机构)的正常动作，必须控制润滑油压差。三、内置电动机的保护1、1、过热为使电动机不过热，除了正确使用，注意维修外，还可安装过热继电
42、器。过热继电器可装在绕组内部 (图称为内置温度温度继电器，或装在电动机外部 (图2- 64 b)，称为外置温度-电流继电器。2、缺相三相电动机缺相将导致电动机无法起动或过载。为保护电动机免遭缺相之损害，采用过载继电器(图3、相间不平衡相间不平衡电压导致三相不平衡电流。在电流量大的相中，温升增加的比例约为电压不平衡比例平方的两倍。四、温度保护此处所说的温度是指排气温度和壳体温度。1、排气温度主要是用温控器感应排气温度，温控器应安放在靠近排气口处，排气温度过高时，温控器动作，切断电路。若排气温度过高由热气旁通引起，则不应采用停机的方法，应采用喷液冷却。2、机壳温度机壳温度会影响压缩机的寿命。避免机
43、壳过热，保护压缩机的根本方法是正确处理上述各种问题，同时在机壳上安装温度保护器。第三章 螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机是指用带有螺旋槽的一个或两个转子（螺杆）在气缸内旋转使气体压缩的制冷压缩机。螺杆式制冷压缩机属于工作容积作回转运动的容积型压缩机，按照螺杆转子数量的不同，螺杆式压缩机有双螺杆与单螺杆两种。第一节螺杆式压缩机的工作过程一、工作原理及工作过程1. 组成螺杆式制冷压缩机主要由转子、机壳（包括中部的气缸体和两端的吸、排气端座等）、轴承、轴封、平衡活塞及输气量调节装置组成。图3-1是典型开启螺杆式压缩机的一对转子、气缸和两端端座的外形图。1吸气端座 2阴转子 3气缸 4滑阀 5排气端座
44、 6阳转子2. 工作原理螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子，并借助于包围这一对转子四周的机壳内壁的空间完成的。3. 工作过程图3-2为螺杆式压缩机的工作过程示意图。其中，a、b为一对转子的俯视图，c、d、e、f为一对转子由下而上的仰视图。二、特点就压缩气体的原理而言，螺杆式制冷压缩机与往复活塞式制冷压缩机一样，同属于容积式压缩机械，就其运动形式而言，螺杆式制冷压缩机的转子与离心式制冷压缩机的转子一样，作高速旋转运动。所以螺杆式制冷压缩机兼有二者的特点。第二节结构及基本参数一、主要零部件的结构螺杆式制冷压缩机的主要零部件包括机壳、转子、轴承、平衡活塞、轴封及输气量调节装置
45、等。1. 机壳螺杆式制冷压缩机的机壳一般为剖分式。它由机体（气缸体）、吸气端座、排气端座及两端端盖组成，如图转子是螺杆式制冷压缩机的主要部件。如图3-4所示，常采用整体式结构，将螺杆与轴做成一体。1阴螺杆 2阳螺杆3. 轴承与油压平衡活塞螺杆式制冷压缩机属高速重载。为了保证阴、阳转子的精确定位及平衡轴向力和径向力，必须选用高精度、高速、重载的轴承和相应的平衡机构，确保转子可靠运行。一般说，低负荷、小型机器中，多采用滚动轴承；高负荷、大中型机器中，多采用滑动轴承。为了平衡部分或全部轴向力，通常用一个平衡活塞来达到这一目的。图3-5所示为一个油压平衡活塞的结构。4. 轴封制冷系统的密封至关重要，因
46、此在开启螺杆式制冷压缩机的转子外伸轴处，通常采用密封性能较好的接触式输气量调节滑阀是螺杆式制冷压缩机中用来调节输气量的一种结构元件，虽然螺二、基本参数1. 转子的齿形型面：主动转子和从动转子的齿面均为型面，是空间曲面。2)接触线长度尽量短3)较大的面积利用系数。（2）典型齿形在螺杆式压缩机中，对于齿形中心线两边型线相同的称对称型线（图3-9a），不同的称非对称型线（图3-9b），齿形型线都在节圆内或节圆外的称单边型线（图3-9），否则称为双边型线。1)X齿形 X齿形如图3-13所示，它是由瑞典Atlas copco公司在圆弧摆线所组成的单边不对称齿_形的基础上进行改进而成。2)Sigma齿形 Sigma齿形如图3-14所示，它是由德国Kaeser压