《制冷和空调装置的结构剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制冷和空调装置的结构剖析（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2、压缩制冷剂蒸气（低温低压 高温高压）。 引子：制冷压缩机是制冷系统的核心。 蒸气压缩式制 冷系统的构成 一、作用 压缩机 热交换设备（蒸发器、冷凝器等） 节流机构 辅助部件 管道 各种控制阀和仪表 1、循环所需的动力； 第一节 制冷压缩机 *2 二、分类 制冷和空调用压缩机的分类及结构示意图 *3 1、按制冷量大小分 大型 400KW 小型 60KW 中型 400-60KW 2、按作用原理分 （1）容积型：通过对运动机构作功，以减少压缩式容积，提高蒸气压力 来完成压缩功能。 活塞式压缩机：开启式 、半封闭式 、全封闭式 ；回转式：螺杆 式（单、双）、滚动活塞式、滑片式、涡旋式。 （2）速度
2、型：离心式压缩机。 由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力。 *4 开启式半封闭式 封闭式 *5 各类压缩机在制冷和空调工程中的应用范围 *6 3.按工作的蒸发温度范围分类 单级制冷压缩机 高温制冷压缩机：1010 中温制冷压缩机：2010 低温制冷压缩机：4520 *7 由1 2：绝热过程 第一节 活塞式制冷压缩机的工作过程 研究的目的：、i、j（前面描述过的修正系数） 一、示功图（即压容图） 注意：在示功图上区分理论功和实际功。 1、理论过程 2 3：等压排气 4 1：等压吸气 做功：面积1-2-3-4-1。 *8 存在着余隙容积Vc；Pk由工质决定； 是由余隙容积中工质膨胀
3、造成的。 2、实际过程 1 2多变压缩过程 2 3有阻力的排气过程 3 3 4 4有余隙容 积的膨胀过程 4 1 有阻力的吸气过程 吸气阀压阀压 力损损失 排气阀压力损失 *9 1.压缩过程 将制冷剂的压力提高。当活塞处于最下端 位置1-1（称为内止点或下止点）时，活塞移动到2-2 位置时，开始排气。制冷剂在气缸内从吸气时的低压 升高到排气压力的过程称为压缩过程。 4.吸气过程 从蒸发器吸入制冷剂。活塞从位置4-4向下 运动时，吸气阀开启，低压气体被吸人气缸中，直到活 塞到达下止点1-1的位置。此过程称为吸气过程。 3.膨胀过程 将制冷剂的压力降低。直至气缸内气体的 压力降至稍低于吸气腔内气体
4、的压力，即将开始吸气 过程时为止，此时活塞处于位置4-4。活塞从3-3移动 到4-4的过程称为膨胀过程。 2.排气过程 制冷剂进入冷凝器。直到活塞运动到最高 位置3-3（称为外止点或上止点）时排气过程结束。制 冷剂从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。 *10 三、性能参数及计算 1、输气量及输气系数 （1）理论输气量 假定压缩压缩 机有z个气缸，转转速为为n，则压缩则压缩 机的理论输论输 气量为为： （2）实际输气量 *11 （3）输气系数： 也称压缩机的容积效率。通常可用容积系数c、压力系数p、 泄漏系数v 、温度系数t的乘积来表示，即 =cpvt 其中，容积效率总小于1，其大小反映压缩机
5、气缸容积的有效利用程度。影 响它的主要因素有四个： 一是气缸余隙容积的大小； 二是吸、排气压力以及吸、排气阀片阻力； 三是吸入气缸的低温制冷剂蒸汽遇到热的气缸壁所引起的热膨胀； 四是气缸内部的泄漏。 *12 1）考虑余隙容积影响的容积系数 3点的容积； 4点的容积。 3 4 为多变的膨胀过程。 式中：m气体膨胀过程中变化的多变指数。 令，则则 式中：C压缩机相对余隙容积。 *13 （2）吸、排气压力损失影响的压力系数 （3）考虑漏泄影响的漏泄系数 （4）考虑热交换影响的温度系数 输气系数： *14 二、压缩机的功率和效率 1、指示效率 或 （经验公式） 式中：Na理论功率；T0蒸发温度（K）；
6、 Ni指示功率；Tk冷凝温度（K）； T0蒸发温度（）；b常数，b=0.0025。 2、机械功率 轴功率 3、压缩机的总效率 0.65-0.72 *15 4、轴功率、摩擦功率和机械效率 两者之比值称为机械效率，用j表示 由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率Ne 一部分直接用于压缩气体 称为指示功率用Ni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，用Nm表示 *16 指示效率i与机械效率j的乘积，称为压缩机的轴效率， 用e表示。 一般在0.60.7之间 提高j可以从 以下几方面着手 选用合适的气缸间隙，适当减少活塞环数 选用合适的润滑油 加强曲轴、曲轴箱等零件刚度,降低摩擦表面
7、的粗糙度 *17 5、配用电动机功率 n对于开启式压缩机，如用带传动，应考虑传动效率 d =0.90.95。 n用联轴器直接传动时，不必考虑传动效率。对于封 闭式压缩机，因电动机与压缩机共用一根轴，也不 必考虑传动效率问题。 n电动机的功率可按运行工况下压缩机的轴功率，再 考虑适当裕量（10%15%）选配。 *18 第二节 压缩机的结构 一、活塞式压缩机 组成 机体（曲轴箱） 气缸 活塞 吸、排气阀 曲轴连杆机构 活塞式压缩机有以下特点： 因为是往复运动，转速不宜太高； 气缸工作腔有余隙容积； 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； 结构复杂，零部件多； 往复式压缩机不允许
8、吸气带液。 *19 六个系统： （1）运动系统：曲轴、活塞连杆组件、联轴器等； （2）配气系统：阀板、气阀弹簧等； （3）密封系统：活塞环、油封、垫片、填料等； （4）机体系统：曲轴箱、气缸体、气缸套、盖板等； （5）润滑系统：润滑油泵、滤油器、调压阀等； （6）安全和能量调节系统：假盖、假盖弹簧、安全阀、 能量调节装置等。 当压缩机发生液击时，可保 护气缸不致被破坏。 *20 8FS 10压 缩机 安全阀：1.72MPa打开，高压气 体流回吸气腔。 吸气集管，内 置滤网 缸套凸缘与缸体上部隔板间设有垫 片，垫片厚度会改变余隙容积。 假盖及假盖弹簧：液击时打开，保护零件。 铝制活塞，钢制活塞销
9、，二 者过盈配合。 单端面机械轴封 曲轴设2个曲拐，每个曲拐上 连接4个连杆。 能量调节机构：根据吸气压力 ，控制气缸的加载或卸载。 曲轴箱可设加热器：防止启动时“奔油” (冬季启动前或 停车时间长油温下降，溶入的氟利昂增多。重新启动时 压力下降，氟利昂逸出产生大量气泡的现象) *21 缸径：100mm 气缸夹角：45 45 45 45 回油均压孔：使漏入曲轴箱的制冷剂能 经该孔被抽走；使吸气中所带的润滑油 流回曲轴箱；经此孔抽空压缩机。 *22 *23 *24 *25 活塞式制冷压缩机的优缺点: 优点 能适应较广阔的压力范围和制冷量要求； 热效率较高，单位耗电较少，特别是偏离设计工况运行时更
10、为明显； 对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较易，造价较低廉； 技术上较为成熟，生产使用上积累有丰富的经验； 装置系统比较简单。 缺点 因受活塞往复惯性力的影响，转速受限制，不能过高，因此单机输 气量大时，机器显得很笨重； 结构复杂，易损件多，维修工作量大； 由于受到各种力、力矩的作用，运转时振动较大； 输气不连续，气体压力有波动。 *26 *27 我国活塞式制冷压缩机的型式及基本参数 表 活塞式压缩机气缸布置型式 压缩压缩 机类类型缸 数 23468 全封闭闭 V型角度式或B型 并列式 Y型角度式X或V型角度式 气缸直径小于70mm的 单级单级 半封闭闭式压缩压缩 机 Z型直立式 Z型直立
11、式或W 型角度式 V型角度式 70mm气缸直径的单级单级 半封闭闭式压缩压缩 机 V型角度式或直立 式 W型角度式扇型或V型角度式W型角度式 S扇型角度 式 开 启 式 100mm气缸直径V型角度式或直立 式 扇型或V型角度式 W型角度式S扇型角度 式125mm气缸直径V型角度式 170mm气缸直径 250mm气缸直径 *28 表 压缩机基本参数 类别类别缸径行程转转速范围围/ r/min 缸数/ 个 容积积排量（8缸） mm 最高转转速/ r/min 排量/ m3/h 最低转转速/ r/min 排量/ m3/h 半封闭闭 式 48、55、62 1440 2 30、40、50、 60 2、3、
12、4 7070100018002、3、4、 6、8 1800 232.6 1000 129.2 55182.6101.5 开启式10010075015002、4、 6、8 1500 565.2 750 282.6 70395.6197.8 12511060012004、6、81200777.2600388.6 100706.5353.3 170140500100010001525.5500762.3 250200500600860028265002355 *29 活塞式单级制冷压缩机型号表示方法如下 （1）压缩机型号表示方法： （2）压缩机组型号表示方法： *30 目前国内有些生产厂家仍习惯沿用
13、老的压缩机型号表示方法，即 *31 全封闭闭式制冷压缩压缩 机 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。 *32 *33 *34 *35 二、回转式压缩机 回转机最普通的为固定叶片式结构，常常又称作“滚动活塞式压缩机”。 “固定叶片”叶片只滑动不转动 特点：没有吸气阀 优点：比往复机更可靠；是同等能力下尺寸小；制造成本低。 回转机的局限性： 压缩机中任何基本磨损（轴承、轴、转子或叶片等磨损）都使间隙变大 ，并明显影响压缩机性能。 回转机当前研究与开发的重点： 降低振动与噪声，改善油处理和减小摩擦。 图 立式旋转式压缩
14、机结构 1-排气管 2-平衡块 3-上机体 4-电动机转子 5- 电动机定子 6-曲轴 7-主轴承 8-下机壳 9-副轴 承 10-壳罩 11-上油片 12-排气阀片 13-弹簧 14-气液分离器 15-隔板 16-吸气管 17-接线柱 18-气缸 19-转子 20-滑片 图 卧式旋转式压缩机结构 1-滑片 2-滚动活塞 3-曲轴 4-机壳 5-平衡块 6-电机转子 7-电机定子 8-平衡块 9-主轴承端板10-气缸 11-副轴承端板 12-机壳 13-排气消声器 14-吸气管 15-橡胶圈 16-弹簧 *36 三、涡旋式压缩机 结构简单 复杂的形线 极高的精度要求 数控机床技术的发展 制造困
15、难 涡旋机 涡旋机在技术上的特点：（1）制冷装置中无气阀；（2）可靠性很高；（3）轴的 扭矩更均匀，运转平稳；（4）压力脉动小；（5）振动和噪声低。 在给定吸气条件下：涡旋机容积效率几乎与压力比无关，不存在余隙容积影响。 长处：（1）能够用同一个电动机在很宽的工作范围内高效运转；（2）热泵的季 节供热系数HSPF提高；（3）整个系统的效率提高，即季节能效比SEER提高。 图 涡旋式压缩机的结构 1-动盘 2-静盘 3-机体 4-防自转环 5-偏心轴 6-进气口 7-排气口 *37 图 涡旋式压缩机的结构 1-动盘 2-静盘 3-机体 4-防自转环 5-偏心轴 6-进气口 7-排气口 *38 四
16、、螺杆式压缩机 近年来，随着螺杆机可靠性方面的改进，它在中等容量的制冷 与空调装置上的应用更为广泛。 特点：螺杆机在部分负荷时的效率比离心机高8%10%； 而且不存在离心机的喘振问题。 *39 五、离心式压缩机 离心式压缩机依靠气流速度变化的动力学效应，起到压缩作用： 吸入气体由叶轮旋转达到很高速度，然后导入涡壳使速度能转变成压力 能。级压力比受叶轮圆周速度与制冷剂性质的影响。轮周速度受制于材 料强度和气体动力条件。 一级叶轮可以达到的压力比（级压力比）一般为3-4；一般限制轮 周速度不超过制冷剂进口处音速的1.4 -1.5倍。 离心式压缩机工作原理 *40 离心机的特点是： 结构简单、转速高、输气量大，故体积、重量小； 制冷剂不与润滑油接触，避免了油对制冷剂的影响； 与容积式压缩机特性一个重要的不同之处是：它的吸 、排气压力差
