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1、压缩机技术总结,能源与化工系 东莞理工学院,10/20/2019,1,2,第一章 绪 论,什么是压缩机 压缩机的用途 制冷压缩机在制冷系统中的作用与地位 制冷压缩机的种类与分类方式 制冷压缩机工作过程演示 制冷压缩机的名义工况 制冷压缩机的发展概况,什么是压缩机 压缩机是一种压缩气体提高气体压力或输送气体的机器,4,制冷压缩机的作用,提高制冷剂压力P,1,提高制冷剂冷凝温度T,2,压缩机-制冷系统的心脏,6,压缩机种类与分类方式,1、种类,往复式,旋叶式,轴流式,7,2 . 分类方式,制冷压缩机的名义工况,工况-动力设备在一定条件下的工作状况，即各个参数之间的相互关系。 名义工况-是指压缩机的
2、性能参数，诸如制冷量、输入功率、性能参数等均与工况相关，为了便于选用和设计，而规定的统一工况！,9,第二章 往复式压缩机,基本结构和工作原理 热力性能 驱动机构和机体部件 气阀 内置电动机 总体结构 润滑系统和润滑油 振动和噪声 安全保护,活塞式压缩机基本结构,往复式制冷压缩机工作原理,实际过程与理论过程的区别,余隙容积的膨胀过程是一个复杂的过程，其过程指数随时间而改变,理论过程无膨胀过程； 吸气压力低于Ps0 排气压力大于Pdk 压缩过程不是理论的等熵压缩过程，而是一个复杂的多变过程； 实际过程有泄漏损失 实际过程吸入的制冷剂成分有杂质,2019/10/20,实际过程是1-2-3-4-1；
3、理论过程是a-b-c-d-a。,往复式压缩机热力性能计算,理论容积输气量 容积效率 实际质量输气量,单位质量制冷量 等熵比功 等熵功率、电效率,制冷量 电功率 COP、EER,往复式压缩机热力性能计算,理论容积输气量 容积效率 实际质量输气量,往复式压缩机热力性能计算,单位质量制冷量 等熵比功 等熵功率、电效率,往复式压缩机热力性能计算,制冷量 电功率 COP、EER,2.3 驱动机构和机体部件,一、驱动机构型式和结构 1.曲柄-连杆机构 2.曲柄-滑块机构 3.斜盘式驱动机构 二、气缸布置方式 1.卧式和立式 2.角度式 3.十字形 三、机体、气缸套和机壳,1. 曲柄-连杆机构 作用：将曲轴
4、的旋转运动转变成活塞的往 复运动，实现压缩机的工作循环。 部件： （1）活塞组 （2）连杆 （3）曲轴,1 1. 曲柄-连杆机构（1）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) 筒形活塞 左图所示为典型的筒 形活塞组部件图。 由活塞、气环、油环、 活塞销、弹簧挡圈组 成。 筒形活塞组,1) 筒形活塞 筒形活塞分顶部、环部和裙 部三部分。活塞顶部做成下凹或 锥形，是为了适应气阀组的结构， 以达到减少余隙容积的目的。,2) 活塞销 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
5、动。活塞销结构简单， 一般制成中空的圆柱体。 活塞销,3) 活塞环 1.气环 气环的作用是密封气缸 的工作容积，防止压气体通 过气缸壁与活塞表面之间的 间隙泄漏到曲轴箱中。,气环密封原理：内侧气体压力将环推向气缸壁形成第一密封面，端面气体力使环与环槽贴合形成第二密封面。,2.油环 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。,1.1 曲柄-连杆机构（2）连杆 连杆的作用是将活塞和曲轴连接起来，传递活塞和曲 轴之间的作用力，将曲轴的旋转运动转变为活塞的往复运 动。 包括连杆小头衬套、连杆体、连杆大头轴瓦及连杆螺 栓等。,1.1 曲柄-连杆机构（3）曲轴 原动机通过曲轴将
6、力传送 至活塞。 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。在制冷压缩机中，最 为常见的是曲柄轴(a)、偏 心轴(b)、 (c)和曲拐轴(d) 三种类型。,曲轴除传递动力作用外，通常还起输送润滑油的作用， 通过曲轴上的油孔，将油泵供油输送到连杆大头、小头、 活塞及轴承处，润滑各摩擦表面。,2.曲柄-滑块机构 采用滑管滑块式 机构来代替连杆组件 用于小型全封闭式 制冷压缩机中，无连 杆，结构简单、紧凑， 但不能承受大载荷，,侧向力大且不均匀。,曲柄-滑块机构 在小型滑管式全封闭压缩 机中，由于从传动机构中取消 了连杆、
7、活塞销、甚至活塞环， 筒形活塞与滑管制成一体，套 在曲柄销上的圆柱形滑块滑行 于滑管中，构成一特殊形状的 滑管式活塞组。,3.斜盘式驱动机构,斜盘式压缩机的活塞均为单列双作用活塞，即每一列活塞的两端与两个气缸配合，使压缩机十分紧凑 两列以上的斜盘式驱动机构产生的惯性力自动平衡 三列以上的斜盘式驱动机构产生的总惯性力矩是定值，方向不变，容易采取措施进行平衡 特别适用于汽车空调 -惯性力平衡方面的优点 -高速转动原动机,气缸布置方式 1.卧式和立式布置 2.角度式布置 3.十字形布置,压缩机的汽缸布置方式,卧式和立式布置 -对称平衡式: 力平衡、活塞磨损大、长度大 -卧式滑管式：小型压缩机 -两缸
8、立式：曲轴刚性差，小型压缩机 角度式布置 -共用曲柄销，高度和宽度合理，力平衡简单 十字形布置 -不需连杆、曲柄滑槽结构，结构简单、紧凑。,轴封装置 1. 作用 开启式压缩机的曲轴穿过机体与外置电动机的转轴连接，电动机通过联轴节或带轮驱动曲轴旋转。 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，阻止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。,2. 原理 三个密封面： 径向动密封面3: 密封材料6与机体5 径向静密封面2： 密封材料7与密封材料6 轴向静密封面1： 密封材料7与曲轴4,2.4 气阀 一、气阀的作用及
9、布置方式,弹簧力 气体力,作用：控制气体及时 地吸入与排出气缸。 依靠压差工作。,吸气阀：吸气腔 气缸 排气阀：排气腔 气缸 通流面积、阀隙面积 阀线,二、气阀的主要结构形式和结构特点 1.刚性环片阀 刚性环片阀特点: 中大型往复制冷 压缩机中采用, 结构 简单,易于制造, 工作 可靠, 可实现顶开吸 气阀片输气量调节, 但余隙容积较大, 损 失也较大。,2.簧片阀 阀片用弹性薄钢片制成， 阀片的一端固定在阀座上， 另一端可以在气体压差的 作用下上下运动，以达到 启闭的目的。 其质量轻、惯性小、 启闭迅速，适用于小型高 转速压缩机。,带臂柔性阀,3. 柔性环片阀 常用于全封闭式 压缩机,三、阀
10、片的运动 1.阀片运动曲线：将阀片在一个工作循环中完成的启、闭 过程，用l-t(阀片位移-时间)或l-(阀片位移-曲轴转角) 表示所得的曲线。 典型阀片运动曲线: 1.正常的阀片运动曲线 2.阀片颤抖的运动曲线 3.阀片延迟关闭的运动曲线,2.阀片颤抖的运动曲线 通常由弹簧力过大引起，导 致弹簧频繁伸缩，气体流动 阻力上升。,3.阀片延迟关闭的运动曲线 阀片关闭时，由于弹簧力 太小使阀片的关闭过程太 长，结果造成： 1.活塞反向运动时从 排气腔倒流入气缸， 降低了输气量和能效 比 2.倒流时气体力与弹 簧力方向相同，增加 了阀片对阀座的撞击 速度，易损坏阀片,润滑系统和润滑油,2.7,润滑是压
11、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。,作用： 1）减少摩擦 2）带走摩擦产生的热量和磨屑 3）密封,摩擦副部位： 各轴承 连杆大头与曲轴销 连杆小头与活塞销 活塞与气缸,摩擦副：两构件直接接触并能产生一定相对运动 的联结。有转动副、移动副、球面副、螺旋副等。,一、 润滑的方式 飞溅润滑 压力润滑（油泵供油和离心供油）,1. 飞溅润滑 用连杆大头 端的击油勺飞溅 油到各润滑摩擦 副，结构简单， 但润滑效果差， 无法控制油量， 只能用于小型压 缩机。,2. 压力润滑油泵供油 通过齿轮泵泵送润滑油润滑各摩擦副并带走热量，适用于大 中型
12、制冷压缩机。,的离心作用，将油输送到各润滑处。,3.压力润滑离心供油 （主要用于封闭式压缩机）,原理：利用离心供油机构进行润滑，依靠曲轴的旋转产生,二、润滑油 1.润滑油的性能,（1）粘度,粘度是润滑油最重要的性能参数之,一，它决定了滑动轴承中油膜的承载能力、摩擦功耗 和密封面的密封能力。,（2）与制冷剂的相溶性,相溶性好，换热器表面,不易形成油膜，对传热有利；使油的凝固点下降，对 低温装置有利；但是降低了油的粘度，油膜太薄；蒸 发温度上升，蒸发器制冷效果下降。,（3）低温流动性,润滑油的流动性随着温度降低而下,降，倾点太高会堵塞膨胀阀阀孔，也会凝结在蒸发器内， 影响传热效果。,（4）酸值,酸
13、值是表征润滑油中有机酸总含量（在大多,数情况下，油品 不含无机酸）的质量指标。含有酸类物质， 会引起材料腐蚀。值越小越好。 （5）闪点（开口）它们表明润滑油的挥发性。冷冻机 油应具有较高的闪点，以免引起冷冻机油的结焦（积碳） 甚至燃烧爆炸等危险。,（6）化学稳定性、氧化安定性,润滑油在使用过程中，,要求其化学性质和组成能保持稳定不变。通常以油氧化后 生成的沉淀物多少和氧化后的酸值表示其氧化安定性和化 学稳定性。,（7）含水量、机械杂质,润滑油中含有水分时，会加,（8）电击穿强度,电击穿强度（又称为介电强度）是,剧化学反应和引起对金属、绝缘材料的腐蚀作用，同时还 会在节流元件中造成冰堵。因此，润
14、滑油的含水量应越低 越好。机械杂质也会加速零部件的磨损和堵塞油路。,表示冷冻机油电绝缘性能的指标，要求电击穿强度不小于 10kV/cm。,（9）透明度,质量好的润滑油，应清澈透明，无色或,淡黄色。若浑浊变色，则表明油已经变质，不能使用。,2.冷冻机油的品种与规格 目前制冷压缩机中所使用的冷冻机油主要包括有矿物油、 合成烃油、脂类油和聚醚油。,矿物油、合成烃油 脂类油和聚醚油,能与R134a相配 脂类油：多元醇脂POE 聚醚油：环氧乙炔-环氧丙烷共聚醚PAG 使用抗氧化剂 POE 与PAG易氧化变质，因此要加入抗氧化剂，提 高热氧化稳定性。,3. 系统中制冷剂的迁移对润滑系统的影响 制冷剂的迁移
15、：制冷剂在润滑油中的溶解量随压力、温度变化，有时融入润滑油，有时又析出，产生制冷剂在油中的迁移现象。 相同压力下，随温度升高，溶解度下降 同一温度下，随压力升高，溶解度升高。 （图2107）,52,振动和噪声 连杆的质量代替系统；往复惯性力和旋转惯性力的计算；往复运动质量和旋转运动质量的计算；力平衡和力矩平衡方程式推演而来的平衡块质量计算。 安全保护 保护措施的分类；常见的保护措施。,往复式制冷压缩机的振动,振动来源 曲柄-连杆机构运动时形成的惯性力 气流脉动引起的管系振动 减振措施 安装平衡块 土壤减振 各种减振器,往复式制冷压缩机的振动-惯性力平衡,1、曲柄-连杆机构的惯性力和惯性力矩 活
16、塞和曲柄销的运动 连杆的质量代替习题 往复惯性力 旋转惯性力 往复惯性力矩和旋转惯性力矩 2、往复式压缩机的惯性力平衡 单缸压缩机的惯性力平衡 两缸压缩机的惯性力平衡 角度式压缩机的惯性力平衡,1、曲柄-连杆机构的惯性力和惯性力矩 活塞和曲柄销的运动 往复加速度 旋转加速度 连杆的质量代替系统 往复运动质量 旋转运动质量,1、曲柄-连杆机构的惯性力和惯性力矩 往复惯性力 旋转惯性力 往复惯性力矩和旋转惯性力矩,2、往复式压缩机的惯性力平衡 单缸压缩机的惯性力平衡 旋转惯性力平衡 往复惯性力平衡 总平衡质量 两缸压缩机的惯性力平衡 旋转惯性力矩平衡 往复惯性力矩平衡 角度式压缩机的惯性力平衡,安全保护,（1）防止液击 （2）压力保护 （3）内置电机的保护 （4）温度保护,59,第三章 滚动转子式压缩机,工作原理、结构特点及发展状况
